BELANGRIJK: Voordat je er aan begint !
Als je geen enkele ervaring hebt met het solderen aan printplaten dan probeer dan niet zelf de elektronica van de flipperkast te repareren maar laat dat deel van de klus aan een vakman over.
Niet geslaagde reparaties leveren meestal meer ellende op dan er oorspronkelijk was, de reparatiekosten zullen een veelvoud worden en het risico dat een professionele reparateur de print niet meer wil repareren omdat het een grote rotzooi is geworden is zeer groot.

Moet je nou echt elektronicus zijn of kan iedereen dit?
Om eerlijk te zijn, ik ben zelf ook ooit begonnen bij het begin dus waarom zou u dat niet kunnen?
Wat er verwacht wordt is een beetje redelijke soldeervaardigheid, een beetje basiskennis elektriciteit en u moet een beetje met een universeelmeter (multimeter) kunnen omgaan. 

Allemaal beetjes dus, al doende leert u de fijne kneepjes wel.

Schema's zijn wel handig als je bezig bent met een reparatie, op de Internet Pinball Database (www.ipdb.org) staat zo ongeveer alles wat je altijd al wilde weten over flipperkasten maar niet durfde vragen :-)
Om het u nog makkelijker te maken, hieronder (bij generaties) staat bij iedere flipperkast een directe link.

Als elektronica een nieuwe wereld voor u is dan ontmoet u nu ook een paar nieuwe gereedschappen, gelukkig is het meeste tegenwoordig goed betaalbaar en verkrijgbaar.
In mijn winkel Flipperwinkel.nl heb ik de meeste zoniet alle zaken wel voor u liggen.

Benodigd standaard gereedschap:

• Iets van een werklamp of looplamp
• Geïsoleerde kruisschroevendraaiers nummer 2 en 3 (Phillips, geen pozidriv)
• Soksleutels 1/4" 8mm, 9mm en 10mm evt. ook een lange bithouder.
• Een punttangetje en zo klein mogelijk kniptangetje.

Speciaal gereedschap:

• Goedkope meetsnoertjes met krokodillenbekjes
• Een soldeerboutje en soldeertin 60/40 met harskern
• Iets om mee te dé solderen (solderingen los te maken)
• Een universeelmeter (Multimeter) van een beetje redelijke kwaliteit.
• Een ledje, logische probe of oude oscilloscoop *
• Een Molex krimptang voor dik draad (14-24 AWG)

* Een oscilloscoop is voor de prille beginner op het eerste gezicht een chaos van onbegrijpelijke knopjes rond een beeldschermpje, vandaar ook dat ze zo populair waren in oude SF films, stapel 30 van die ouwe krengen op en je hebt het decor voor je ruimteschip al klaar :-)
In werkelijkheid is een scoop een vrij dom ding wat slechts 1 ding doet, elektrische signalen zichtbaar maken. Kost een goede nieuwe scoop al gauw tweeduizend euro of meer, een goede oude gebruikte heb je voor een tientje of 8.
Bedenk dat een scoop uit 1990 bij gebruik voor een flipperkast uit 1980 een relatief modern toestel is dus een oudje van 20 jaar of meer is geen bezwaar, let op dat de meetsnoeren er nog bij zitten, ze horen er standaard bij en zijn geen meerprijs.
Het scherm mag geen inbrandingen vertonen en als u een koude scoop inschakelt moet het beeldscherm binnen pakbeet een minuut oplichten.
Vermijdt de merken Heatkit, Velleman en Voltcraft plus alle oude buizenapparaten.

Een goede Logic Probe kost meer dan een goeje ouwe scoop.

Wilt u nog niet aan de scoop?
Met een ledje en een weerstandje komt u ook een heel eind.

Schoonmaakspullen:

• Clean 'M Again van de Flipperwinkel
• Valma autowas, Goldcat, Carnaubawas, Turtlewax, Superflipp of grootmoeders bijenwas. Pak wat je hebt staan.
• Een fijn scotchbrite pannensponsje

De onderdelenlijst: 
• In deze flipperkasten werden overwegend zg Slo-Blo zekeringen gebruikt, die zijn echter in Europa lastig te verkrijgen en bovendien duur.
  In de meeste gevallen kunt u ze echter prima door gewone trage zekeringen vervangen en bij de gevallen waar dat problemen oplevert heb ik die vervangen door een andere waarde en het er tussen haakjes bijgezet.
  Waar er evt een snelle zekering zat vervangen we die indien nodig ook door een gewone trage zekering.

   

  • 500mA Traag (ipv 1/4A slo-blo)
  • 3,15A Traag (ipv 2,5A slo-blo)
  • 4A Traag
  • 5A Traag
  • 7A Traag
  • 8A Traag
  • 10A Traag
  • 15A Traag
  • 20A Traag
Transistoren:
• *** TIP102 transistoren
  (Eindtransistor voor spoelbesturing,vervanger voor TIP122)
• *** 2N4401 transistoren (predriver voor TIP102)
• * TIP42 transistoren (lampmatrix kolommen)
• * TIP41 transistoren (lampmatrix rijen)
• * 2N6427 transistoren (lampmatrix rijen, kolom predrivers)
• ** MJE15030 en MJE15031 transistoren (hoogspanning vd displays)
• ** 2N5401 transistoren (hoogspanning vd displays)
• ** MPSA42 transistoren (hoogspanning vd displays)
• * 2N5064 Thyristoren (lampmatrix rijen)
Diodes en bruggelijkrichters:
• **** 1N4007 diodes (voor op de spoelen)
• **** 1N4763 = 91volt 1watt zenerdiode (hoogspanning vd displays)
• ** 1N4730 = 1watt 3.9 volt zenerdiode (hoogspanning vd displays)
• **** FR605 6A/1000v (sys3-6 voeding)
• ** Bruggelijkrichter 35A/1000 volt draadaansluiting nee geen faston, draad is makkelijker solderen en kost hetzelfde
Condensatoren:
• **** 15,000µF 25volt staand (5volt powersupply, dezelfde als bij WPC kasten) werkt prima en kost minder dan de helft van een liggende
• **** 100µF 150 volt liggend  (hoogspanning vd displays)
• **** 0,47µF 50volt ceramisch (C32 in de blanking  van sys 3 en 4) vergeten door clay
• **** 1µF 25volt tantaal (C31 in de blanking van sys 3-7) vergeten door clay
• **** 33pF 50volt ceramisch voor het over het kristal (sys 3-4) vergeten door clay
Weerstanden:
• 39K 2Watt (hoogspanning vd displays)
• 1K2 (1200 Ohm) 1/2 Watt voor updaten van de hoogspanning (Williams servicebulletin)
• 27 Ohm 3 Watt draadgewonden flameproof weerstanden, 8 per driverbord.
• 0 Ohm "weerstanden" voor het ombouwen van een driverbord naar system 7, door het gewissel van printen in kasten door de vele nitwits zijn veel driverborden niet eens geschikt voor de kast waar ze inzitten. vergeten door clay
IC's:
• * 6800 microprocessor: Voor System 3 en System 4 CPU printen, deze gaat echter zelden of nooit kapot.
• 6802 of 6808 microprocessor: Voor system 6 en system 7 CPU printen. De lastig verkrijgbare 6808 kan prima worden vervangen door de 6802
• *** 6821 PIA (6820): Er worden meerdere van deze grote IC's gebruikt op alle systemen, soms tref je nog een 6820 aan maar deze kan altijd worden vervangen door de opvolger 6821
• *** 7402 of 74LS02 IC: Een standaard TTL chipje
  (TTL is Transistor to Transistor Logic) we noemen dit ook wel glue logics omdat ze diverse zaken met elkaar verbinden.
• *** 7406 of 74LS06 IC
• *** 7408 of 74S08 IC
• ** 74LS139 IC Adresdecoder op system 7 CPU's vergeten door clay
• * 8T28 (MC6889) Obsolete.
• * 8T97 (MC6887) or 74LS367 IC
• * 8T98 (MC6888) or 74LS368 IC
• * MC6875 klokgenerator chip: Obsolete.
• * 4069 IC
• *** PCD5101 CMOS RAM IC. Obsolete. Gebruikt op alle system 3 t/m 7 en kan het beste maar meteen worden vervangen.
• * 6810 RAM IC. Gebruikt op Sys 3 t/m 6, Obsolete.
• * 2114 RAM IC. Gebruikt op het system 7 CPU bord, Obsolete.
• * UDN6118A = UDN6184A display digit driver IC, Obsolete.
• * UND7180A Display segment driver IC, Obsolete.
• **** IC voeten met gedraaide pennen in de maten 14 t/m 40 pennen
Connectoren:
• **** 4 stuks 10pins 0.156 interrboard bottom entry connectoren
• * 4 stuks 0.156" header met lange pennen (alleen nodig als iemand ze vernield heeft door de borden aan elkaar te solderen)
• ** 0.156 Connector housings in de nodige uitvoeringen, 9 pens komt het meest voor.
• ** 0.156 Trifurcon pennen voor gebruik in de housings
• ** Keypennen voor gebruik in de housings
 

Andere zaken:

• *** GE44 lampjes, zorg dat je er een stuk of 50 bij de hand hebt.
• ** GE47 energiezuinige lampjes kun je evt gebruiken ipv GE44 maar ze gaan in de buurt van hard slaande mechanieken snel kapot omdat ze een dunnere gloeidraad hebben.
• * GE89 flashers lampen, slechts een paar kasten gebruiken ze.
• * Een 3.579545 MHz Kristal (gaat nooit kapot, hooguit breekt er een poot af)
• *** Flipperrevisie setjes
• *** Ballshooter tonveer: Dit is de buitenste veer die vaak door het publiek is platgeslagen
• **** Nieuwe ballen
• ** Nieuwe levelers: Soms zijn ze zo verroest dat er geen eer meer aan te behalen valt, bovendien zijn de nieuwe wat langer waardoor de kast wat steiler te stellen valt.
• **** Rubberset: Bestel meteen even de komplete set mee, het kost niet veel terwijl een fris gerubberde kast een erg hoog nieuwgevoel geeft.

Alles is uit voorraad leverbaar bij de onderdelenspecialist www.flipperwinkel.nl
De Flipperwinkel is gespecialiseerd in niet meer verkrijgbare elektronische componenten, ook voor deze generatie flipperkasten is ieder obsolete component gewoon uit voorraad leverbaar.
De Flipperwinkel heeft ook een grote gratis speelhal waar iedereen van harte welkom is met vragen over zijn of haar flipperkast en de aanwezige technici leggen u graag uit hoe u de nodige zaken moet aanpakken.
Uiteraard staan er ook Flipperkasten opgesteld uit de generatie die we hier bespreken.

Williams introduceerde hun eerste solidstate flipperkast eind 1977, De flipperkast "Hot Tip" werd ook nog beperkt geproduceerd als elektromechanische kast.
Solidstate flipperkasten vanaf de eerste in 1977 (Hot Tip) tot en met de laatste in 1984 (Star Light) hadden allemaal het dezelfde basisontwerp.

Verwijzen naar deze flippers van 1977 tot 1984 wordt vaak gedaan door ze te benoemen naar hun revisielevel, een Black Knight wordt bijvoorveeld een sys7 kast genoemd.
Het daadwerkelijke onderdeelnummer van het processorbord staat meestal ergens in een hoek van de print en heeft het "systemnummer" na het streepje: -3, -4, -6, -6A.
Bij System 7 CPU borden werd dit trouwens niet meer gedaan maar je herkent die in 1 oogopslag aan het 7 segments displaytje op de print.
Naast CPU revisies werden er ook wijzigingen aan de soundborden, displays, display drivers en voedingen gedaan.
Het is dan ook best verwarrend om te weten welk bord er nou eigenlijk in welke kast hoort.
Dit probleem wordt helaas nog eens verergerd doordat exploitanten en later hobbyïsten de nodige printen lukraak van kast naar kast wisselden, veel van de printen zien er op het eerste gezicht hetzelfde uit dus men dacht vaak dat ze ook 100% gelijk waren.

Het CPU bord nummer in de linker onder hoek, dit is dus een System 6a revisie (Firepower). Deze notatie werd gebruikt op System 3 t/m System 6a CPU printen. System 7 CPU printen gebruiken niet deze manier van nummeren maar je herkent ze desalniettemin direct aan het 7 segments LED displaytje op de print.

Het System7 CPU bord nummer 5764-09465-X4 in linker boven hoek. -

Een blik binnenin de kopkast van de eerste system 3 kast "Hot Tip". In de blauwe cirkel op de voedingsprint zie je de GI connector met de dikke gele draden, deze connector verbrandt zowat altijd. Na Hot Tip en Lucky Seven werd de GI zekering verplaatst naar een apart zekeringbordje zodat er dus geen GI connector meer op de print nodig is en Williams van de connectorproblemen af hoopte te zijn. In de rode cirkel onder laat de batterijhouder zie je dat er daar nog geen soldeereilandjes voor de latere voet van IC26 aanwezig zijn. De andere rode cirkel laat IC14 zien waar deze wel aanwezig zijn maar de voet nog niet. -

De kopkast van World Cup en de erna geproduceerde system 3 kast "Disco Fever". World Cup t/m Stellar Wars hebben het soundbord onderin de kast zitten en een enkele GI zekering op een zekeringbordje onder de voedingsprint.

Een kijkje binnenin een system 6 kast (Tri-Zone t/m Laser Ball). Je ziet dat het soundbord nu rechtsboven de voedingsprint zit en de verlichtingszekeringen (drie nu) zitten nog steeds op een apart bordje onder de voeding vlak boven de Big Blue condensator. De batterijhouder zit bij deze system 6 CPU aan de rechterkant.

Tenslotte een kijkje in een typische system 7 kast (Black Knight). Het nieuwe type soundbord zie je rechtsboven het nieuwere type de voeding zitten. LET OP! Zeer veel Black Knights in Nederland zijn early production kasten en hebben nog het oude type voeding en ook de transformator zit dan nog bovenin de kopkast. De meeste system 7 kasten hebben echter de transformator niet langer bovenin zitten maar onderin het cabinet, dit werd gedaan om de warmte in de kopkast wat te verminderen. De zekeringen voor de verlichting zitten bij het nieuwe type voeding weer op de voedingsprint (uitgezonderd de early production Black Knights waar de zekeringhouders EN een extra GI relais apart in de kop werden gemonteerd) Williams was blijkbaar de les uit het verleden mbt de GI connectoren vergeten want het resultaat was dat deze wederom totaal verbranden. Op het CPU bord zit nu de batterijhouder rechtsonder. Foto van Early Production BK toevoegen

Het CPU (Central Processing Unit) Bord
In tegenstelling tot Bally wordt de besturingsprint bij Williams CPU bord genoemd (Bij Bally was dit een MPU oftewel een Master Processor Board) Gewoon 2 namen voor hetzelfde stuk techniek.
Een processorbord bevat de centrale verwerkingseenheid (microprocessor), de in- en output IC's(noemen we verder PIA wat op zijn beurt weer staat voor Peripheral Interface Adapter), de software op ROM(Read Only Memory) of EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory), één of meer RAM(random access) geheugens en de nodige kleinere ICtje's uit de TTL(Transistor Transistor Logica) en CMOS(Complementairy Metal Oxide Semiconductor) reeks die alles via logische schakelingen met elkaar verbinden.
Het geheel vormt vervolgens een eenvoudige computer die de software uitvoert waarmee de flipperkast wordt bestuurd maar waar in meer of mindere mate ook zelf diagnotische software op draait welke met een paar LED's of een minidisplay kan worden uitgelezen door de monteur.
Williams flipperkasten gebruikten de populaire Motorola 6800/6802 serie.
In tegenstelling tot Bally voert het processorbord bij een Williams kast geen volledige zelftest uit, er vindt bij een power-up slechts een zeer korte controle van het RAM geheugen plaats en mochten er kritische componenten defect zijn dan loopt de processor doodgewoon vast of raakt in een eindeloze lus.
Een echte zelftest voert de print alleen uit nadat deze is gestart en er door de monteur op de diagnose toets wordt gedrukt.
Verwar dit laatste niet met de testknop in de muntdeur, deze voert de monteur door een volledige controle van de speelveldonderdelen maar geeft ook toegang tot de instellingen en de boekhouding.

Een system 3 CPU bord met 6800 micrprocessor en één 6821 PIA. Systems3 and System 4 printen zijn zo goed als gelijk, het enige verschil is de mogelijkheid er een extra IC voet op te plaatsen tbv IC26 Op onderstaand system 3 bord is naar system 4 "omgebouwd" door het plaatsen van de voet voor IC14 en daar een Eprom in te steken.

Een system 6 CPU bord met 6802/6808 microprocessor en één 6821 PIA. De batterijhouder zit hier helemaal op de rechter onderrand.

Een system 7 CPU bord met 6802/6808 microprocessor en twee 6821 PIAs. De batterijhouder zit nu aan de linkerkant en een enkel 7-segments LED displaytje zit er vlak boven, rechtsboven zie je de toegevoegde 40 pens 6821 PIA waarmee voortaan het geluid en de display komma's worden aangestuurd. De layout van deze print is behoorlijk vernieuwd, toch is de architectuur ervan in principe nog altijd gelijk aan zijn voorgangers en het bord is dan ook nog altijd backwards compatibel met system 3 t/m system 6 kasten.

Het driverbord met zijn drie PIA's
Het driverbord is in feite gewoon een onderdeel van het CPU bord. De "driver" is verantwoordelijk voor de controle over spoelen en lampen en leest bovendien bijna alle switches uit. De microprocessor in deze flipperkasten communiceert met de rest van de gebruikte onderdelen(randapparatuur) via een stel PIA's(Peripheral Interface Adapter). Deze IC's zijn van het type 6821, (op de oudste borden tref je ook nog wel eens de voorloper 6820 aan die gewoon uitwisselbaar is met de 6821).
In een Personal Computer zijn voorbeelden van randapparatuur het toetsenbord, de diskdrive/harddisk, een modem, monitor enz.
In een flipperkast bestaat de randapparatuur uit spoelen die de bal over het speelveld laten rollen, contacten die "zien" waar die bal tegenaan rolt en de displays waar u de score vanaf kunt lezen. Een PIA heeft binnen de computerarchitectuur een "adres", net zoals een RAM geheugen of EPROM dat heeft en wordt beschreven of gelezen door de microprocessor. De software van de flipperkast laat de microprocessor de PIA lezen of beschrijven, op deze manier wordt geregistreerd dat een bepaalde switch op een bepaald moment wordt gesloten of dat een bepaalde spoel moet worden bekrachtigd. Ook het tonen van de scores op de displays wordt op deze manier bewerkstelligd.
Een PIA van het type 6821 heeft 16 in- of uitgangen plus nog een tweetal extra lijntjes die vrij bestuurbaar zijn.
De functie van een PIA's is redelijk vrij programmeerbaar, er kan worden ingesteld dat de 16 IO lijnen allemaal ingangen zijn, of allemaal uitgangen, of 8 in- en 8 uitgangen.

De "drivers" die in system 3 t/m 7 kasten werden gebruikt zijn bijna helemaal gelijk, alleen de switchmatrixweerstanden verschillen tussen de diverse generaties. System 3 driverborden hadden 1000 ohm switchmatrixweerstanden op positie R204-R211, latere drivers hadden daar 330 ohm weerstanden zitten en vanaf system 7 waren het 0 ohm draadbruggen of 0 ohm "weerstanden".
De verlaging van de weerstandswaarde werd gedaan om een hogere stroom door de switchmatrix te bewerkstelligen zodat snel sluitende switches en in geval van multiball kasten meerdere tegelijkertijd sluitende switches correct konden worden uitgelezen.
Een system 7 driverbord kan probleemloos worden gebruikt in een eerdere generatie en is dus volledig backwards compatibel.
Alleen voor Hyperball werd ene uniek driverbord ontworpen, dit bord is niet uitwisselbaar met enige andere flipperkast.
Omgekeerd moet een vroeger bord (afkomstig uit system 3 t/m 6) niet in een system 7 kast worden geplaatst zonder de weerstanden eerst te vervangen door draadbruggen.

Het driverbord met zijn drie 6821 PIA's. Op deze print zie je dat iemand de blunder heeft begaan om de oude koolfilmweerstanden te vervangen door veel te zware 5watt straalkachels die bij een crash de print zullen verbranden. Indien echt nodig zijn drie watt flameproof metaalfilmweerstanden de beste vervanger. 3watt draadgewonden mag ook. Maar als de originele weerstanden gewoon nog werken is er geen reden om die te vervangen, hoe zwart ze er ook uit mogen zien.

System 3 t/m system 6 kasten gebruikten 4 PIA's, Eén PIA op het CPU bord voor het aansturen van de displays (hoewel er echter de PIA een extra 74154 werd ingezet om nogmaals 12 extra outputs te creëren. Op een system 7 CPU bord zitten 2 PIA's waarvan er eentje nu het soundbord aanstuurt plus de komma's van de displays.
Op het driverbord zitten de overige drie PIA's, een is verantwoordelijk voor het aansturen van de spoelen, de volgende stuurt de lampjes aan en de derde tenslotte is verantwoordelijk voor het uitsturen van 8 switchkolommen en tevens het uitlezen van de 8 switch rijen.
PIA's worden door de microprocessor in feite gewoon als RAM geheugens gezien en zodra een PIA defect raakt en dus niet meer door de processor kan worden gelezen of beschreven zal deze vastlopen, of wat vaker voorkomt, in een oneindige wachtlus terechtkomen. Om deze reden zal een CPU bord ook niet willen starten (booten) zonder dat het driverbord is aangekoppeld.
Slechts dankzij de testeprom van Leon is het vandaag de dag mogelijk om een CPU bord zonder aangekoppelde driver op de werkbank te testen.

De PIA's zijn makkelijk herkenbaar omdat het de grote 40 pens IC's zijn, geen zorgen als er niet 6821 op staat maar iets totaal anders, Williams (en Bally ook) kosten deze IC's in dermate grote hoeveelheden dat deze speciaal voor hen werden geproduceerd onder een eigen nummering:

• 6800 CPU: Williams nummer 5A-8987, Bally nummer E-620-28, Motorola nummer SC44216P.
• 6821 PIA: Williams nummer 5A-8972, Bally nummer E-620-29, Motorola nummer SC44067P.
• 6810 RAM: Williams nummer 5A-9003, Bally nummer E-620-30.
• 6808 CPU: Williams nummer 5A-9150.

Een PIA's is beslist niet in staat om rechtstreeks een spoel of lamp aan te sturen, de hiervoor benodigde elektrische stroom is veel te groot en kan niet door de uitgangen van een PIA worden geleverd.
Om toch een component te besturen wordt gebruikt gemaakt van logische poorten en buffertrappen, voor- en tenslotte eindversterkers.
De logische poorten in de schakeling worden tevens gebruikt om de schakeling onder controle van bijvoorbeeld de blanking te houden.

De voeding
Een flipperkast heeft een vrij groot aantal voedingsspanningen nodig welke deels vanaf de voedingsprint komen en deels van los in de kast geplaatste gelijkrichters. Alle system 3 t/m 7 kasten hebben de volgende voedingscircuits:

• +5 volt gestabiliseerde gelijkspanning voor de logica
• +12 volt ongestabiliseerde gelijkspanning (Williams noemde dit de "ongestabiliseerde 5 volt")
• +100 and -100 volt gelijkspanning voor de displays.
• +28 volt gelijkspanning voor de spoelen.
• +18 volt gelijkspanning voor de lampmatrix.
• 6 volt wisselspanning voor de General Illumination (continu verlichting)
• 300 volt gelijkspanning (alleen in Hot TIp en Lucky Seven)
• -12 volt gelijkspanning vanaf system 7.
• 50 volt gelijkspanning voor de flipperspoelen(alleen bij de drie laatste system 7 kasten).

 

De system 6 voedingsprint van een Firepower, geen verlichtingszekeringen, geen GI relais en geen GI connectoren.

Een system 7 voeding (Jungle Lord en latere kasten), de zekeringen voor de algemene verlichting en het GI relais zitten bij deze versie op de print gemonteerd. (De GI connector voor de verlichting is hier duidelijk verbrand)

De brugcellen voor de lampmatrix en spoelen samen met de grote (Big Blue) condensator in een late Black Knight (of een Jungle Lord). Het GI relais zit bij deze kasten op de voedingsprint en niet op de bodem van de kopkast.(bij de meeste Black Knights in NL zit dat relais hier wel en de trafo ook)

Hier zie je een G.I. relais in een Black Out, Scorpion of vroege Black Knight met de transformator rechts ernaast. Deze kasten hebben ook nog het oudere type voedingsprint zonder relais.

De twee bruggelijkrichters zitten tegen de achterkant van de kop aangeschroefd en richten de wisselspanning van de transformator gelijk, eentje de spanning voor de lampmatrix (dus de comnputer bestuurde lampjes) en de andere zorgt voor de gelijkspanning voor de spoelen.
De grote condensator die we ook wel "Big Blue" noemen staat er op de bodem van de kop vlakbij en dient voor het afvlakken van de gelijkspanning voor de lampmatrix.

Een ander verwarrend deel van de voeding is de ongestabiliseerde 12volt. Ten eerste noemt Williams dit de ongestabiliseerde 5 volt terwijl het gewoon echt 12 volt is die echter door het ontbreken van een stabilisator ergens tussen de 10 en 14 volt zweeft en ter plekke van de voedingsconnector op het CPU bord zelfs nog lager. Door het stijgen van de netspanning in europa (220volt is 230 geworden) zal deze spanning ook wat hoger uitvallen, dit is geen enkel probleem overigens maar trap er niet in om een reparatie te willen uitvoeren omdat deze spanning wat lager of hoger is.

De paar laatste system 7 flipperkasten hadden het hier onder afgebeelde flipper voedingsprintje apart in de kopkast zitten, het gaat om de kasten Firepower II en LaserCue (en in theorie ook Starjet) Deze extra voeding leverde de 50volt voor de flipperspoelen (50volt ipv 28) waardoor deze kasten veel betere flipperaktie hadden.

Het soundbord (geluidsbord).
Het geluid is bij de eerste elektronische flipperkasten voor bijna alle fabrikanten een twijfel geweest, men was als de dood dat de spelers het typische geluid van een elektromechanische kast zouden gaan missen en er werden dan ook in eerste instantie bellen in de kasten geplaatst en zelfs neptelwerken om het geluid van een EM kast maar zoveel mogelijk na te doen.
De fabrikanten vergaten echter dat de wereld om hen heen langzaam ook gewend aan het raken was aan moderne elektronische geluiden, voorzichtig werden de eerste geluidsprintjes in de kasten uitgeprobeerd, deze nog zeer simpele bordjes maakten voornamelijk piepgeluidjes en pas later werden de geluiden spannender, toch hadden alle printen een instelmogelijkheid om terug te kunnen vallen op "chimes" als geluid want je wist immers maar nooit.
De eerste 2 solidstate flipperkasten van Williams, Hot Tip en Lucky Seven, hadden dus nog een mechanische xylofoon net als EM kasten(plus een neptelwerk onderin) World Cup was de eerste Williams flipperkast die elektronisch geluid produceerde.
De soundbordjes zijn in feite stand-alone computertjes, ze hadden een eigen microprocessor, voeding IO enz. De hoofdcomputer van de kast "zag" niet eens dat het soundbord aanwezig was maar stuurde de impulsen die ooit voor de bellen bedoeld waren gewoon naar het soundbord. System 3 en 4 kasten hadden het soundbordje nog onderin de kast zitten op de plaats van de voormalige bellen.

Het eerste type Williams system3/4 soundbord.

Vanaf World Cup (system 3) t/m Pokerino (system 4) werd er een soundbordje gebruikt wat geluiden maakte zodra de speler ergens iets scoorde, dus net als bij een kast met bellen, de rest van de tijd was het gewoon stil(een paar van de allereerste World Cup's hadden trouwens nog bellen).
Vanaf Flash (system 4) werd een gewijzigd soundbord gebruikt wat ook achtergrondgeluid produceerde. Dit geluid kon variëren in toonhoogte als je bijvoorbeeld flink scoorde zodat de speler flink in het spel kon opgaan.

Met de komst van Gorgar (system 6) werd de spraak geïntroduceerd in de wereld van de flipperkast. Een totaal nieuw ontworpen soundbord met een aangekoppeld printje waar de soundsamples in eprom op zaten zorgde voor een vocabulaire van zeven woorden waarmee Gorgar vriend en vijand (en concurrent) versteld deed staan(of de stuipen op het lijf joeg met de griezelige gesamplede hartslag die de kast produceerde). Dit type soundbord werd tot het eind van de serie gebruikt alhoewel het spraakbordje verviel na de productie van Pharaoh, Gorgar, Firepower, Blackout, Alien Poker, Jungle Lord en Pharoah waren de enige pratende kasten en door de afnemende vraag naar flipperkasten werd er overal bezuinigd op de gebruikte onderdelen dus spraak verviel ook. Solar Fire en alle latere kasten hadden nog wel hetzelfde soundbordje maar zonder de connector voor het spraakbord, spraak was dus zelfs geen optie meer.

Het aansturen van het soundbord gebeurde vanaf Black Knight niet meer met de transistoren voor de bellen op het driverbord maar vanaf een aparte uitgang (en extra PIA) op het CPU bord. Gevolg hiervan was dat er een aantal transistoren vrijkwamen voor het besturen van spoelen zodat de kasten weer verder konden worden uitgebreid.

Een system 6/7 soundbord met aangekoppeld spraakbord(Black Knight). Williams had zo weinig vertrouwen in het spraakbord dat er op het soundbord (de rechter print) een aparte jumper zat waarmee het spraakbord kon worden omzeild en de kast met verwijderd spraakbord nog wel de standaard geluidjes kon maken. Op het soundbord rechtsboven zie je nog altijd een dipswitch zitten waarmee het bord kan worden omgeschakeld naar een imitatie van bel geluidjes.

Displays
Williams gebruikte standaard verkrijgbare zes digit gasgevulde displays in bijna alle system 3 t/m 6 kasten, dit type display is vandaag de dag nog altijd verkrijgbaar hoewel de prijs van een LED display langzaam zakt en de gasdisplays steeds duurder worden. Mocht je een nieuw display willen monteren bedenk dan dat alle vervangingsdisplays tegenwoordig een glazen nippel aan de achterkant hebben terwijl lang niet alle printjes een gat hiervoor hebben, dit kan montage behoorlijk problematisch maken. Alle system 7 kasten en de laatste 2 system 6 kasten (Alien Poker en Algar) hebben 7 digit displays.
Gezien de zeer hoge prijzen van originele gasdisplays is het echter al snel lonend om een setje LED displays aan te schaffen.
Er zijn op dit moment 2 leveranciers van LED displays,
in Duitsland is dat Pinled en in de USA is dat Pinscore.
Beide displays werken prima in de kasten, die van Pinscore zijn echter beduidend mooier maar helaas ook een flink stuk duurder. De displays van Pinled zijn veel te fel en u moet er een folie bij aanschaffen (vreemd genoeg tegen meerprijs) om deze ontwerpfout te corrigeren.
Helaas zijn er ook bepaalde handelaren in oude voorraden die displays aan de man brengen als zijnde nieuw, deze displays met prijzen van 25 euro en lager hebben meestal al 30 jaar of langer opgeslagen gelegen, ze zullen na montage meestal nog enkele maanden werken waarna u weer van voor af aan kunt beginnen.

Het master displaybord(system 3/6) of display driver bord(system 6a/7)
Het master display bord in system 3 t/m 6 kasten bord zit aan de voorkant van het draaiende houten paneel in de kopkast geschroefd en bevat tevens het credit/ball-in-play display, de vier speler displays zijn verbonden met side edge connectoren die beslist niet verwisseld mogen worden. Het displaybordje neemt de signalen van het CPU bord over en buffert die naar de hoogspanning waarmee het glazen display wordt gestuurd. Vanaf system 7 zat het master display bord aan de achterkant van het houten paneel en werden de displays er via flatcables mee verbonden die wel verwisseld mogen worden.

Er zijn twee versies van het master display bord, heowel versie één zowel met IC's als losse transistoren is gebouwd dus in feite zijn er drie versies. Alle uitvoeringen van het bordje zijn uitwisselbaar binnen dezelfde generaties.

Het Williams system 7 CPU bord
Op het eerste gezicht ziet een beginner weinig verschillen tussen de generaties printen maar de system 7 CPU is er toch wat makkelijker tussenuit te vissen, ten eerst zit er een klein 7 segments led displaytje op het bord maar ook de zes epromvoeten midden op het bord zijn makkelijk herkenbaar.
De architectuur van het bord is zo goed als gelijk aan zijn voorganger met dien verstande dat bij system 7 de 2 6810 static RAM's vervangen zijn door 2 2114 dynamische RAM's (die ook wat meer geheugenruimte geven), ook is er een extra PIA aan het bord toegevoegd die het soundbord aanstuurt (waardoor er dus op het driverbord uitgangen vrijkomen voor andere zaken), deze extra PIA stuurde ook de komma's aan op de displays.
Het bord is aan de rechter zijkant voorzien van soldeereilandjes voor een extra uitgang die echter nooit is gebruikt.
Om de backwards compatibiliteit te waarborgen heeft de print nog altijd de dispswitches en de 2 diagnose LED's (of alleen de soldeereilandjes ervoor)

• Het system 7 CPU bord heeft een extra PIA voor de aansturing van het soundbord en de komma's op de displays.
• System 7 kasten en de 2 laatste system 6 kasten hebben een nieuw type master display bord en zeven digit displays.
• De drie laatste system 7 kasten hadden 50volt flippers en daar een apart gelijkrichterbordje voor en een extra wikkeling op de transformator.
• De voeding is totaal herzien omdat dit toch een zwak punt in de kasten bleek te zijn.

Later tijdens de system 7 productie is de "backwards compatibilteit" langzaam aan het verdwijnen door het weglaten van de dipswitches en de Ledjes. Williams ontdekte waarschijnlijk dat er geen gebruik meer van werd gemaakt omdat de system 3-6 kasten intussen waren uitgeëxploiteerd, men kon dus een kostenbesparing doorvoeren.
Omdat de print zelf ongewijzigd bleef is het vrij simpel de weggelaten componenten alsnog toe te voegen.

Het aantal beschikbare spoelen in system 3 t/m 7 flipperkasten|
Eén van de zeer goede dingen aan het Williams ontwerp was het ruime aantal stuurtransistoren op het driverbord. In tegenstelling tot het Gottlieb system 80 ontwerp waar er in feite slechts 6 transistoren geschikt waren voor het aansturen van spoelen had Williams maar liefst 16 direct bestuurbare uitgangen en nog eens zes "speciale" uitgangen die voor popbumpers en slingshots werden gebruikt, een totaal dus van maar liefst 22 spoelen.

Met de komst van system 7 ging het aantal spoelen wat op het speelveld kon worden ingezet nog eens omhoog omdat de vijf uitgangen voor de bellen nu vrijkwamen door de komst van een extra PIA op het CPU bord die deze taak overnam.
Transistoren 9,10,11,12,13 werden voor die tijd gebruikt voor het geluid/bellen.

De nieuwe PIA had trouwens ook nog 2 uitgangen over voor spoel 23 en 24 die nooit gebruikt zijn, in de "Blue" Flipperroms zitten er zelfs testroutines voor, de betreffende uitgangen lopen op de print naar de niet gemonteerde dubbelrijïge connector op de rechterzijde van de print. Of het de bedoeling was om een expansionboard zoals in Twilight Zone toe te passen of dat men een nieuw ontwerp voor een driverbord in gedachten had (aangestuurd via een flatcable dus zonder de interboard connector) is nooit bekend geworden.
In de diagnotics van de Blue Flipperroms zit trouwens ook nog spoel 25, dit is het Flipper Enable Relais.

Na het opbouwen van de kast en het plaatsen van de kopkast moeten de nodige grote stekker in elkaar worden gestoken.
Dit is een zeer kritische verbinding dus let goed op hoe je de stekkers in elkaar steekt.
Williams heeft helaas de stommiteit begaan om connectoren te kiezen die foutief in elkaar gestoken kunnen worden, ze hebben gewoon dezelfde vorm en kunnen alleen door hun kleur worden onderscheiden, niet allemaal trouwens maar bij alle kasten is er tenminste één stel wat verwisseld kan worden.
Je treft in deze kasten dan ook een paar zwarte en een paar witte connectoren aan die verwisselbaar zijn.
De bedoeling is natuurlijk dat ZWART OP ZWART en WIT OP WIT wordt gestoken maar let goed op. DE DRAADKLEUREN MOETEN OOK KLOPPEN.
Zoals bij ieder bedrijf werd er bij de productie van Williams ook geblunderd, kijk dus allereerst of de draadkleuren ook juist bij elkaar uitkomen!
Het verkeerd aansluiten van deze connectoren heeft als gevolg dat er grote schade ontstaat aan de elektronica van de kast, de 28volt voor de spoelen komt op de 5volt voor de microprocessor en zijn randcomponenten te staan, diverse IC's op het bord zullen dan ook onmiddellijk goed gaar worden geroosterd.

De verwisselbare stekkers van een Firepower. Steek deze verkeerd in elkaar en zowel CPU als driverbord worden in een fractie van een seconde vernield.

Nogmaals, controleer ook de draadkleuren, Williams maakte regelmatig fouten bij de montage van de stekkers dus kijk op de achterkant van de stekker of de draadkleur correct uitkomt bij zijn opponent.

Oeps! Een productiemedewerker van Williams heeft hier per ongeluk 2 witte connectoren gemonteerd in plaats van een zwarte en een witte. De enige manier om deze connectoren nog juist op elkaar te steken is de draadkleuren zorgvuldig te controleren.

Argh! Ik heb het toch voor elkaar, ik heb ze verkeerd in elkaar gestoken en toen de kast aangezet.
Mocht het toch gebeuren dat iemand de connectoren verkeerd in elkaar steekt en de kast aanzet dan hier een voorbeeld van wat er kan gebeuren (Als voorbeeld nemen we een Black Knight)
Wat er precies aan gort wordt geblazen is afhankelijk van de kast en de tijd dat deze heeft aangestaan. De onderstaande zaken waren duidelijk meteen herkenbaar:
• De algemene verlichting brandt nog.
• De displays blijven donker.
• De flippers blijven permanent aangetrokken staan.
• Een droptarget resetspoel blijft aangetrokken staan.
• Het soundbord wil zelfs geen diagnose meer uitvoeren
• Er slaan diverse zekeringen door.

In het voorbeeld van onze Black Knight waren deze zaken kapot of nog heel:

• De voeding was nog helemaal OKE.
• De eindtrap van het soundbord was opgeblazen omdat er een flipperspoel doorheen werd aangestuurd.
• Op het CPU bord waren IC7 (7404) en IC5 (7402) kapot (+5V en massa liepen er doorheen) (deze IC's zitten in het memory protect circuit en de diagnose toetsen. IC12(7408) bleek ook kapot, dit IC moest worden vervangen om de 5101 RAM weer aan het werk te krijgen, de kast bleef in AUDIT mode staan.
• Op het driverbord was IC17 (7406) kapot en moest worden vervangen om een aantal switches weer aan de gang te krijgen. Ook IC11 (6821 PIA) was kapot waardoor de nodige switch inputs niet werkten.
  Raar genoeg waren de 4049 CMOS IC's nog heel.

Hoe dan ook, voorkomen is beter dan genezen dus let eventjes goed op bij het monteren van die zwarte en witte stekkers.

Losse of afgebroken connectordraden.
Bij het in elkaar zetten van de kast is het ook zaak om op loszittende draden te letten. Kijk zorgvuldig de connectoren na op loszittende bedrading, soms breekt een draad vlakbij de connectorpen wel eens af, ook zie je wel eens dat een connectorpen uit het huis loslaat en er nog half inzit.
Dit kan diverse kleine problemen veroorzaken en ook een gefrustreerde eigenaar die na het verhuizen van zijn perfect werkende flipperkast opeens ontdekt dat er zaken niet meer werken, of er zelfs helemaal niets meer werkt.

Vergeet de aarddraad niet.
Binnenin de kopkast, op de onderkant vindt je de aarddraad welke vastgemaakt zit met een vleugelmoertje aan een uitstekende schroef. Deze aarddraad is erg belangrijk en moet beslist worden aangesloten. Bij een flink aantal system 3 tot 7 kasten zijn speelveldattributen afhankelijk van deze draad. Latere kasten vanaf Firepower hadden tevens een rood/witte draad die vanaf het speelveld kwam en met een krimpring ook onder de vleugmoer moet worden geplaatst, bij Black Knight en andere kasten met Magnasaves is dit de massa van de magneten die niet zullen werken als je die aarddraad niet aansluit.

De volgende stap is een korte maar belangrijke ingreep aan de spoelen.
Allereerst open je de kopkast en verwijder je alle connectoren aan de linkerkant van het driverbord.

Dan til je het speelveld op en bekijk je een willekeurige spoel maar geen flipperspoel.
Bij iedere spoel zie je een diode over de soldeerlippen zitten.
Kijk hoe de diode gemonteerd zit (één kant is gemerkt met een streepje) en knip hem weg.
Vervolgens pak je je multimeter en meet de weerstand van de spoel, is deze tenminste 2,5 Ohm dan is de spoel waarschijnlijk in orde.
Soldeer tenslotte een nieuwe diode over de soldeerlippen van het type 1N4007 (de opvolger van de 1N4004)

TECHNISCHE ACHTERGROND:
De dioden zitten op de spoelen gemonteerd in tegengestelde richting, er kan dus geen stroom van de voeding doorheen lopen.
Bij gebruik van spoelen hebben we te maken met een natuurkundig elektrisch fenomeen, namelijk het naijlen van de stroom op de spanning.
Wat er gebeurt: Zodra de spanning die op een spoel staat wegvalt gaat er een stroompje lopen in tegengestelde richting van de oorspronkelijke stroom (dit noemen we zelfinductie). De hierbij optredende spanning is enkele duizenden volts hoog (doch slechts enkele microamperes groot en ongevaarlijk, vergelijk met schrikdraad)
De eindtransistor op het driverbord kan echter beslist niet tegen deze hoge spanning en zal hierdoor inwendig vernield raken.
Om dit probleem op te lossen plaatsen we dus een diode over de spoel in tegengestelde richting, zodra de zelfinductie plaatsvindt zal deze door de diode worden kortgesloten over de spoel zelf en dus worden geblust en nooit de transistor bereiken.
Na 30 jaar klappen en dreunen kun je verwachten dat de dioden aan vervanging toe zijn, ze kosten zeer weinig en het is dus een goed preventief plan om ze allemaal te vervangen.

Als een spoel te lang aangetrokken heeft gestaan (meestal veroorzaakt door een kapotte drivertransistor) dan is deze verbrand en heeft een veel te lage inwendige weerstand, dat komt omdat het wikkeldraad geïsoleerd is met lak die bij oververhitting verbrand, hierdoor komen de wikkelingen vervolgens elektrisch in contact met elkaar en de weerstand van de spoel zakt een stukje waardoor er nog meer stroom gaat lopen, de spoel nog heter wordt en tenslotte totaal verbrandt en de zekering doorslaat.

Als je een transistor op het driverbord vervangt en vervolgens de kast inschakelt terwijl de volledig kortgesloten spoel nog altijd is aangesloten zal de nieuwe transistor onmiddellijk worden vernield.
Hetzelfde gebeurt als je de diode verkeerd om monteert.
Het is dus zaak eventjes alle spoelen na te lopen, deze door te meten en nieuwe dioden te monteren voordat je de kast inschakelt.

Het meten van de weerstand met de multimeter:
Zet de meter op de laagste weerstandmeting, meestal is dar 200Ohm (200R)
Dan neem je de meetpennen en druk je die stevig op de soldeerlippen van de spoel (de diode moet nu weggeknipt zijn en de stekkers zijn van het driverbord)
Je dient een weerstand van 2,5 Ohm te meten of meer, dit is afhankelijk van de gebruikte spoel, als je minder dan 2,5 Ohm meet dan is de spoel doorgebrand en de bijhorende stuurtransistor ook.
Is de weerstand groter dan 2,5Ohm plaats dan een nieuw diode en markeer de spoel als oke.
Indien defect dan vervang je de spoel, nieuwe spoelen worden met een nieuwe diode geleverd. Onthoudt dat je ook de stuurtransistor moet vervangen en maak daar dus een aantekening van.

Als je vergeten bent in welke richting de diode op de spoel zat..........
Alle spoelen krijgen hun voeding via 1 enkele draad die je dus van spoel naar spoel ziet lopen, dit is de plus. Je ziet dus overal dat er steeds aan een kant twee draden aan de soldeerlip gesoldeerd zitten, alleen bij de laatste spoel in de reeks zal dit nog een enkele draad zijn.
De diode moet met zijn merkteken (witte bandje) naar de plus toe worden gemonteerd.
Verkeerd om monteren resulteert in het direct doorslaan van de transistor en de diode zelf. In zo'n geval moet je BEIDE dus onmiddellijk vervangen, de spoel zelf is op dit punt nog steeds in orde.
MAAR!!
Vervang je alleen de transistor dan slaat deze meteen weer door vanwege de kortgesloten diode, vervang je alleen de diode dan zorgt de doorgeslagen transistor ervoor dat nu ook de spoel in rook opgaat.

Als je ergens een spoel met een te lage weerstand aantreft dan moet je dus ook ALTIJD de bijhorende stuurtransistor vervangen.

Nieuwe spoelen zijn voorzien van een nieuwe diode, let er zelf op dat je de bedrading goed aansluit want de richting waarin de spoelenfabrikant de diode plaatst is niet altijd gelijk aan de originele richting, in zo'n geval moet je de draden dus omwisselen.
De diode bepaalt de aansluiting, de wikkeldraad niet, bij een spoel in een Elektromechanische kast (dus zonder diode) maakte het vroeger dan ook niet uit hoe je de spoel aansloot, bij een elektronische kast is dat dus wel degelijk belangrijk.

Na alles wat je hierboven hebt gelezen en hopelijk ook hebt gedaan wordt het tijd om de voeding te controleren op goede werking.
Jawel, we zullen de kast dus zodadelijk echt gaan aanzetten maar wacht nog even voordat je de buurt uitnodigt voor een potje flipperen.
Het is de bedoeling dat je nu eerst gaat meten of de voeding de juiste spanningen geeft, voor de veiligheid verwijder je nu allereerst zekering F2 en F3 van het voedingsbord.
Dit is om te voorkomen dat zodadelijk bij het inschakelen er schade ontstaat in geval de CPU meteen vastloopt en er spoelen permanent aantrekken (en dus verbranden) Hetzelfde geldt voor de "computer controlled lamps" deze worden gepulst met 18volt maar bij een vastgelopen CPU zullen er een aantal op 18 volt aan blijven staan (en het zijn toch echt 6volt lampjes)
Dus verwijder die zekeringen even, het scheelt knap wat onnodige ellende.

Waarom gaat het verhaal hier nu opeens verder over de zekeringen terwijl er eerst sprake was van het controleren van de powersupply?

 

What if the game Locks-Up or "Resets"?
Wat doet dit hier? we hebben nog niet eens ingeschakeld.
Please see the section that directly addresses this here. A complete systematic approach is shown to fix those problems. But if the modifications are performed as described in this section, this should reduce any reset or lock-up problems.

What Voltages does the Power Supply Output?
The "power supply" (that is, the transformer, the power supply board, and the backbox attached bridge rectifiers/filter capacitor) outputs the following voltages:

• +5vdc regulated logic power.
• +12vdc unregulated, often called "unregulated 5 volts" by Williams, because on the CPU board the unregulated 12 volts gets knocked down to about 5 volts.
• +18vdc lamp matrix power (for game controlled lamps).
• +28vdc solenoid/flipper power.
• +/- 100vdc score display power.
• 6.3vac General Illumination lamp power.
• +50 volts DC (for flippers), Firepower2 and later, via an additional flipper power supply board.

The power supply board takes in 18.6 volts AC (9.3 volts AC times two) from the transformer, and outputs +12 volts DC, and +5 volts DC. In addition it takes in 90 volts AC from the transformer and outputs +/- 100 volts DC. The unregulated 28 volts DC for the solenoids and the 18 volts DC for the lamp matrix power actually does not use the power supply board (this is handled by the backbox mounted bridge rectifiers and filter capacitor). But these two voltages do go through the power supply board for fusing, but neither is manipulated or altered. On System7 power supplies, 6.3 volts AC also comes into the power supply board, but only to provide a fuse and a G.I relay to the circuit (there are three additional connectors on a system7 power supply for GI input and output, and for control of the GI relay). Also note that the Sound Board has its own dedicated power supply. So if the sound is not working, don't mess with the game's main power supply.

Early power supplies (first two system3 games, Hot Tip and Lucky Seven) also routed the G.I. through the power supply board, and contained a 300 volt feed for the display driver that was later dropped. All power supplies boards from System3 to System7 are interchangeable (except for maybe the first two system3 game power supplies which used the 300 volt feed and GI power supply connector).

Transformers on earlier games also used slightly different plug arrangements. Hot Tip/Lucky Seven and System7 games routed the GI power through the power supply board. System3 (World Cup and later) to System6 games had direct connections to the fuse card for the GI circuit. If swapping transformers, make sure the GI power is routed properly through the fuse card or power supply, as dictated by the game in question. Also the last three System7 games (Firepower2, LaserCue, Starlight) used 50 volt flipper coils (compared to the rest of the 28 volt game coils), so these trasformers are different too.

The "power supply" on a System6 game.

Fuses.

System3 and 4 games (all games through Flash) do not have the fuse for the Flipper power on the power supply. Instead the fuse is located under the playfield near the flippers. Fuse holder F4 is present on the power supply on these games, but the circuit isn't used on games from World Cup through Flash, so fuse F4 can be removed. Likewise on the last three System7 games (Firepower2, LaserCue, Starlight); these games used 50 volt flipper coils, and had a separate 50 volt power supply board for the flippers. The F4 power supply fuse is therefore not used (instead the 50 volt flipper power supply board has a F2 fuse 5amp slow blow).

The first two System3 games from Williams (Hot Tip and Lucky Seven) use F4 as the GI fuse. These games routed the GI power through Power Supply board and the .156" connectors. The photo below shows the GI connector from a Hot Tip and the associated burn marks on the connector. Williams smartly removed the GI from the Power Supply board by World Cup, but had a lapse of judgment and put it back onto the Power Supply board in System7 games (because the power supply board also got a G.I. relay), albeit with a larger Molex connector, but the same burnt connector results.

Hot Tip/Lucky Seven showing the lower left burnt G.I. connector on the power supply board.

Main fuse: All system3 to system7 games use a main fuse of 7.5 amp fast blow in the front of the cabinet (accessed through the coin door).

System 3 Fuses.

Power Supply Fuses:
• F1 = Score display 90 volts AC, .25 amp Slow Blow.
• F2 = Solenoids 28 volts DC, 2.5 amp Slow Blow.
• F3 = Lamp matrix 18 volts DC, 8 amp Fast Blow.
• F4 = GI fuse 6.3 volts, 20 amp Fast Blow, Hot Tip and Lucky Seven only. World Cup to Flash, this fuse is not used.
• F5 = +5 volts DC logic, 4 amp Fast Blow.

Sound Board Fuses (except Hot Tip & Lucky Seven):

• F1 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow (mis-labeled 2 amp on some schematics).

Backbox Panel Fuses (located below power supply board):

• Fuse Card = 28 volt flippers, 20 amp Fast Blow (not present on Hot Tip and Lucky Seven).

Playfield Fuse (located under playfield):

• 28 volt flippers, 10 amp Fast blow, on games before Flash.

Power Supply Bridges (located on power supply board):

None.

Backbox Bridges (located below power supply board, 35 amp, 400 volts):

• 6BR1 Blue Wires = Lamp matrix 13.5 volts AC inputs.
• 6BR2 Green (or Red) Wires = Solenoids 25.5 volts AC inputs.

System 4 Fuses.
Power Supply Fuses:
• F1 = Score display 90 volts AC, .25 amp Slow Blow.
• F2 = Solenoids 28 volts DC, 2.5 amp Slow Blow.
• F3 = Lamp matrix 18 volts DC, 8 amp Fast Blow.
• F4 = Not used on games before Flash. Starting with Flash, F4 is the flipper fuse (10 amp Fast blow).
• F5 = +5 volts DC logic, 4 amp Fast Blow.

Sound Board Fuses:

• F1 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow.
• F2 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow.

Backbox Panel Fuses (located below power supply board):

• Fuse Card = 6.3 volt General Illumination, 20 amp Fast Blow.

Playfield Fuse (located under playfield):

• 28 volt flippers, 10 amp Fast Blow (games before Flash only).

Power Supply Bridges (located on power supply board):

None.

Backbox Bridges (located below power supply board, 35 amp, 00 volts):

• 6BR1 Blue Wires = Lamp matrix 13.5 volts AC inputs.
• 6BR2 Green (or Red) Wires = Solenoids 25.5 volts AC inputs.

System 6 Fuses.
Power Supply Fuses:
• F1 = Score display 90 volts AC, .25 amp Slow Blow.
• F2 = Solenoids 28 volts DC, 2.5 amp Slow Blow.
• F3 = Lamp matrix 18 volts DC, 8 amp Fast Blow.
• F4 = Flippers 28 volts DC, 10 amp Slow Blow (GI fuse on shuffle alleys).
• F5 = +5 volts DC logic, 4 amp Fast Blow.

Sound Board Fuses:

• F1 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow.
• F2 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow.

Backbox Panel Fuses (located below power supply board on a fuse card):

• 6F1 Yellow Wires = General Illumination 6.3 volts AC, 20 amp Fast Blow.
• 6F2 Gray Wires = Logic 9.3 volts AC supply, 4 amp Slow Blow.
• 6F3 Gray Wires = Logic 9.3 volts AC supply, 4 amp Slow Blow.

No playfield fuses, as the fuse F4 on the power supply board is now used for the flippers.

Power Supply Bridges (located on power supply board):

None.

Backbox Bridges (located below power supply board, 35 amp, 400 volts):

• 6BR1 Blue Wires = Lamp matrix 13.5 volts AC inputs.
• 6BR2 Red Wires = Solenoids 25.5 volts AC inputs.

System 7 Fuses.
Power Supply Fuses:
• F1 = Score display 90 volts AC, .25 amp Slow Blow.
• F2 = Solenoids 28 volts DC, 2.5 amp Slow Blow.
• F3 = Lamp matrix 18 volts DC, 8 amp Fast Blow.
• F4 = Flippers 28 volts DC, 10 amp (2 flippers) or 15 amp (3 or 4 flippers) Fast Blow (on shuffle alleys this is the GI fuse). This fuse is NOT used on Firepower2, LaserCue, Starlight.
• F5 = 9.3 volts AC (input for +5 volts), 7 amp Slow Blow.
• F6 = 9.3 volts AC (input for +5 volts), 7 amp Slow Blow.
• F7 = General Illumination for pinballs, 6.3 volts AC, 20 amp Fast Blow.

Flipper Power Supply (Firepower2, LaserCue, Starlight ONLY):

• F2 = 48 volts AC, 5 amp Slow Blow.

Sound Board Fuses:

• F1 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow.
• F2 = 9.3 volts AC, 4 amp Slow Blow.

Backbox Panel Fuses:

None, unless user added!

No playfield fuses, as the flipper fuse F4 is now on the power supply board or the flipper power supply board.

Power Supply Bridges (located on power supply board, 35 amp, 400 volts):

• BR1 = 9.3 volts AC inputs that ends up being +12 volts and +5 volts logic.

Backbox Bridges (located below power supply board, 35 amp, 400 volts):

• 6BR1 Blue Wires = Lamp matrix 13.5 volts AC inputs.
• 6BR2 Red Wires = Solenoids 25.5 volts AC inputs.

Diagnosing a Blown Solenoid Fuse.
If any of the game's solenoid fuse(s) blow immediately at power-on, here's some things to check:

• First check the pop bumpers and slingshots to see if their "activation" switches are stuck closed (the switches that the ball triggers to make the bumper work). These "special solenoids" are unlike other coils in the game in that if their activation switch is stuck closed, it will keep the coil turned on, and the fuse will blow.
• With the game off, use a DMM and check the ohm reading of each and every coil in the game. On two lug coils just put the meter leads on the coil's lugs (on three lug coils there is a "common" lug, measure the resistance between the common lug and the other two lugs). All coils should be 2.5 ohms or greater. If a coil is less than 2.5 ohms, the coil is bad and essentially a dead short, hence causing the solenoid fuse to blow.
• If the flipper solenoid fuse is blown, this is most often a bad or mis-adjusted EOS (End of Stroke) switch. See the flipper section for help with that.
• If a coil is less than 2.5 ohms, there is probably a reason this happened - the coil locked on, heated up, and melted the insulation off the coil's windings. This causes a short between the windings, and lowers the coil's overall resistance. Usually this most often due to a shorted driver transistor which keeps the coil energized while the game is powered on.
• For all coils found with less than 2.5 ohms of resistance, disconnect the wire(s) from one of the coil's lugs. For a two lug coil, there is a power wire which is usually a thicker wire or often two thicker wires. This brings power to the coil and is connected to the coil lug with the banded side of the diode attached. The other coil lug has the return wire which goes to the CPU board. I remove the thinner return wire because it is easier, but removing either will disconnect the coil from the circuit.
• Power the game on with a new solenoid fuse. Does the fuse still blow? If not, you have found the start of your problem (the bad coil - now you need to find out what made the coil bad!) If the fuse still blows, look for another bad coil or perhaps a short from the coil voltage to ground.

Het bijplaatsen van 2 zekeringen in een system 3 t/m system 7 kast.
Alle Williams flipperkasten tot 1987 missen de zekering aan de ingangszijde van de 2 in de kopkast gemonteerde bruggelijkrichters.
Dit is een vrij grove ontwerpfout waardoor de brandveiligheid van de flipperkast nogal hevig in het geding komt, Williams realiseerde zich dat zelf pas veel later en plaatste vanaf 1987 de betreffende zekeringhouders alsnog.

De betreffende twee bruggelijkrichters zitten tegen achterwand van de kopkast geschroefd en dienen voor de spanning van de lampmatrix en de spoelen.
Als er een van deze gelijkrichters in kortsluiting raakt of de grote condensator (Big Blue) slaat door dan zit er tussen deze kortsluiting en de transformator geen enkele beveiliging meer, alleen de netzekering vóór de trafo blijft dan nog over, is deze zekering een keer vervangen door een te "zware" of er zit nog een op 110volt gebaseerde 8Amp zekering in dan is het mogelijk dat de kast in brand vliegt!

Added fuses in a Firepower to the input (AC) side of the solenoid and lamp matrix backbox bridges.

Williams Varkon pinball. Here the solenoid or lamp matrix bridge shorted on the input side. Without the input fuse (as the game was shipped from the factory), the red 18 gauge wires got so hot they melted! Luckily the game's main fuse finally blew, saving this game from a certain internal fire.

Here's the Varkon after the owner repaired the melted wires and added the two suggested fuses to the input (AC) side of the solenoid and lamp matrix bridges.

To fix this problem is simple. It requires two fuse holders (available at Radio Shack), two 8 amp slow blow fuses, and two pieces of 18 gauge wire. Here are the instructions:
• In the backbox, beneath the power supply board, locate the bridge with the BLUE wires (6BR1, for the lamp matrix).
• Using a 1/4" hex head sheet metal screw, mount a fuse holder right next to this bridge rectifier.
• Disconnect one of the blue wires from this bridge (either blue wire, it does not matter). Often these wires are soldered to the bridge. The blue wires are the AC input wires to the bridge.
• Solder this removed blue wire to one end of the newly installed fuse holder.
• Solder a new wire from the other end of the newly installed fuse holder, to the lug of the bridge rectifier where the blue wire was originally disconnected.

• In the backbox, beneath the power supply board, locate the bridge with the RED wires (6BR2, for the solenoids).
• Using a 1/4" hex head sheet metal screw, mount a fuse holder right next to this bridge rectifier.
• Disconnect one of the red wires from this bridge (either red wire, it does not matter). Usually these wires have lug connectors (but they could be soldered). The red wires are the AC input wires to the bridge.
• Solder this removed red wire to one end of the newly installed fuse holder.
• Solder a new wire from the other end of the newly installed fuse holder, to the lug of the bridge rectifier where the red wire was originally disconnected.
• Install 8 amp slow blow fuses in both fuse holders.

Testing a Bridge Rectifier.
The following test will check if a bridge has an open circuit or a short.

1. Turn the game off.
2. Put the DMM on diode setting.
3. Put the black lead of the DMM on the "+" (positive) terminal of the bridge.
4. Put the red lead of the DMM on either AC bridge terminal. Between .4 and .6 volts should be seen. Switch the red DMM lead to the other AC bridge terminal, and again .4 to .6 volts should be seen.
5. Put the red lead of the DMM on the "-" (negative terminal of the bridge.
6. Put the black lead of the DMM on either AC bridge terminal. Between .4 and .6 volts should be seen. Switch the black DMM lead to the other AC bridge terminal, and again .4 to .6 volts should be seen.

The Varistor and AC Line Filter.
Near the front left of the main cabinet, next to the auxiliary power plug, are the AC line and the Varistor. The Varistor is a voltage spike protection device, and looks like a large red ceramic disk capacitor. This is wired across the terminals of a small metal box (the line filter). The varistor is a one-time surge suppressor. When a power surge or voltage spike is sensed, the varistor's resistance rapidly decreases, creating an instant short path for the over-voltage. Since electricity takes the shortest path of least resistance, the voltage spike goes through the Varistor, instead of through the entire game's circuit boards. Because the varistor creates a short circuit, the varistor and the line fuse are be damaged in the process. The game will run fine without the varistor, but is no longer protected from voltage surges and spikes.

A fried varistor.

The Line Filter (small metal box), is used to suppress radio frequencies. House wiring acts like a big antenna picking up television, cell phone, radar, and other signals. These frequencies can interfer with the CPU board. The same thing applies in reverse, and the filter prevents the high frequencies from the game flowing back into the AC circuit.

Cracked Header Pins.
A very common problem on all power supplies from this era is cracked header pins. Microscopic cracks can develop in the header pins soldered to the power supply board from vibration and inserting/removing connectors.

The best way to fix this is to resolder the header pins. NOTE: it is *highly* recommended that the old solder be removed, before adding new solder! This can be done using a solder removal tool, as documented in the document at marvin3m.com/begin. Also look for any damaged or burnt header pins. Replace them now if any are found!

Please refer to this KEY picture to find the components involved in the upgrades mentioned below (this is a system6 power supply board, but this is essentially the same power supply as used on system3 to system7, though system7 power supplies are slightly different). Picture by Mark.

Upgrade 1: Replace Filter Capacitor C15 (C10 on System7).
(Component #3 in the "key" picture.)
This is the +12 and +5 volt logic filter capacitor. Electrolytic capacitors have a working life of about 10 years. So if this capacitor is original, chances are nearly 100% that this capacitor needs to be replaced! On System3 to System6 games, this is a 12,000 mfd 20 volt electrolytic capacitor. On System7 games, this is a 18,000 mfd 20 volt electrolytic cap.

Failure to replace this +5/12 volt filter cap will can cause all sorts of unpredictable game behavior and problems. Game resets and lock ups are most common. THIS CAPACITOR MUST BE REPLACED ON ALL SYSTEM3 TO SYSTEM6 GAMES! Also a darn good idea on system7 games too.

On system3 to system6 power supplies, the +12/+5 volt power is rectified by *two* diodes. This is unlike system7 or just about any other pinball manufacturer which use a bridge rectifier (four diodes) for the 5/12 volt power chain. Using just two diodes gives "half wave" rectification. Using a bridge rectifier with four diodes gives "full wave" rectification. What does this mean? In the case of half wave rectification (two diodes) as used on system3 to system6 power supplies, the filter capactior has to work much harder to give smooth +5 volts. Because of this it is *very* important to have a new +5/12 volt filter capacitor on the power supply board for system3 to system6 games. Any new capacitor in the 10,000 mfd to 18,000 mfd range (16 volts or higher) is fine.

Note on Williams system3 to system7 games with more than two flippers, a higher MFD filter cap will be required! For example any Willams system3 to system7 game with three or four flippers should have a 15,000 MFD filter capacitor. Anything less and the game will reset if both cabinet flipper buttons are pressed at the same time.

Often many techs will measure the amount of AC voltage coming through on the DC 5/12 volt circuit. This is done with a digital multimeter (DMM) set to low AC volts, putting the DMM's leads on the two leads of the 5/12 volt filter capacitor. Normally anything above .200 volts AC means the 5/12 volt filter capacitor is bad. But on system3 to system6 games, because of the two diode half wave rectification, it is nearly impossible to get less than .200 volts AC even with a new filter capacitor. Just keep that in mind. On system7 games a new 15,000 MFD filter cap should put the AC ripple at .100 to .200 volts AC, which is fine.

Note all newer capacitors (of the same value) are smaller than the original capacitor. Original style 15,000 or 18,000 mfd axial electrolytic capacitors are not easy to find. An easier to find replacement, currently available from many sources, are radial "Snap Caps". To install one, the snap cap will need to be siliconed (and if possible nylon tie wrapped) to the power supply board, and have wires going from its terminals to the power supply board. Not the cleanest look, but it does work well. Be sure to mount the cap "flat" to the power supply board, with the cap leads facing *down*. DO NOT MOUNT THE CAP WITH THE LEADS FACING OUT (away from the power supply board). Due to the vibration in pinball machines, the silicone used to secure the cap will eventually fail if the "tall" cap is mounted with the leads facing "out".

Another method is to use a snap cap and drill a hole in the board for the second cap lead. This method is NOT recommended! Again, due to vibration, the solder leads will crack, removing the capacitor from the circuit.

DO NOT mount a snap cap like this to the power supply board! The cap should be mounted "flat" to the power supply instead. But note the wires running to the board's contact points. Mount the cap flat on the board with the contacts facing down and silicone it, instead of having it perpendicular to the board (as shown here).

Upgrade 2: Add Fuses for the Lamp & Solenoid Bridges.
Adding these fuse can is a good idea, and could prevent a fire. This applies to all System3 to System7 games. Please see above for this information.

Upgrade 3: Replace Connector at 3J6.
(Component #10 in the "key" picture.)
Replace the header pins at connector 3J6 on the power supply. This applies to all System3 to System7 games. This is the +5 volt connector, and it needs to be in perfect condition. So just replace this with new .156" header pins before even powering the game on for the first time. It is also recommended that the connector's terminal pins in the plastic housing also be replaced, with new .156" Trifurcon terminal pins.

The power supply connect J6 (top right), which outputs the +5 and +12 volts to the rest of the game. This 15 pin connector needs to be replaced, regardless of its condition. This applies to all System3 to System7 games.

Connector J6 is of major importance. Not just because it is the +5 logic power connector, but also because it handles the +12 volt connection to the CPU board's reset section. There is just *one* pin on J6 that handles this 12 volt connection. If this pin is in bad condition, the game will not run! So it's a good idea to just replace the entire connector 3J6, and be done with it.

Diodes D7 and D8 on System3 to System6 power supplies. Obviously these are a bit under-rated for this usage! Note connector J1 (12 pins) has also taken some abuse. This connector supply power to diodes D7/D8.

Upgrade 4: Replace +5/12 volt Rectifying Diodes D7/D8.
(Component #4 in the "key" picture.)
On System3 to System6 power supplies only, the diodes at D7 and D8 need to be replaced. These two diodes rectify the AC voltage to DC, which is ultimately used for the +12 volts and +5 volts logic. The MR500 diodes are 3 amp diodes, but should be replaced with 6A4 (6 amp, 400 volts) diodes, or 6A2 (6 amp, 200 volts), or even 6A50 (6 amp, 50 volts). Radio Shack sells 6A50 diodes, part number 276-1661. Note on System7 power supplies the AC to DC conversion circuit was beefed up. Diodes D7 and D8 were eliminated, and replaced with a bridge rectifier BR1. A bridge rectifier is essentially a grouped set of four diodes.

The same power supply with diodes D7 and D8 replaced with 6A4 diodes. Also connector J1 was replaced.

Upgrade 5: Replace Display Power Diodes Z2/Z4.
(Components #1 in the "key" picture.)
Power supply zener diodes Z2 and Z4 are 1N4764 diodes, which are 100 volt diodes. These should be replaced with 1N4763 diodes, which are 91 volt diodes on all System3 to System7 power supplies. The reason for this is simple; the 91 volt diodes increase score display life. This decreases the score display voltage from 100 volts to 91 volts, making the score display last a lot longer. Since score diplays are now only made by one manufacturer, it is important to make them last as long as possible. The downside to this modification is the score displays will be a bit dimmer. But the added life of the displays is worth it.

A system3 to system6 power supply and the High Voltage section. The two diodes with the faint blue arrows next to them are Z2/Z4 (1N4763). The diode bands are oriented with the blue lines. Also shown are resistors R2/R5 (660 ohm) and R1/R4 (39k ohms). Note Q1 and Q3 are the high voltage transistors, and can be replaced with MJE1503x equivalents provided the legs are crossed (as discussed below).

Upgrade 6: Replace Power Supply Resistors R2/R5 and R1/R4.
(Components #1 in the "key" picture.)
Williams recommend upgrading resistors R2 and R5 from 680 ohms to 1.2K ohm 1/2 watt resistors for better reliability of the high voltage section. Also it's a good idea to at least check resistors R1 and R4, 39k ohms. Replace as needed with new 39k ohm 1 watt flameproof resistors. This applies to all System3 to System7 power supplies.

Upgrade 7: Check Connector 3J3.
(Component #7 in the "key" picture.)
This is the solenoid power connector on the power supply. Very often this connector is brown. This will cause resistance, and weaker coils. This applies to all System3 to System7 power supplies.

Upgrade 8: (System7) Replace the G.I. Connectors.
(Not shown in the "key" picture.)
Also also applies to the System3's Hot Tip and Lucky Seven. Basically all System7 games will have burnt G.I. (General Illumination) connectors on the power supply board. More information on this is below.

Before turning the game on for the first time, it is a good idea to test the power supply. If any part of the power supply is not working, the rest of the game is not going to work. And a damaged power supply could damage some other component of the game. So it's best to isolate and test the power supply first, before doing anything else.

To do this, disconnect *all* the connectors from the power supply, except for 3J1 and 3J2 (these are the two square connectors). J1 is a rectangle 12 pin connector, which feeds all the input voltages to the power supply. J2 is a rectangle 6 pin connector, which feeds ground from the external bridge rectifiers. All the other .156" straight line connectors are output connectors, and should be removed.

Power supply components shown on a System3 to System6 power supply.

1. De +100/-100 volt display voeding.
2. De 5volt DC stabilisator voor de computer logica.
3. De 12,000 uF bufferelko voor de 5 volt voeding.
4. De gelijkrichtdioden van de 5 volt voeding.
5. The power input connectors. The larger square Molex connector on the bottom is the power inputs from the transformer and backbox bridge rectifiers. The smaller square connector is the lamp/solenoid bridge rectifier ground input.
6. The filter capacitor for the +28vdc solenoid power supply.
7. Solenoid and Flipper power output connector.
8. Lamp and Solenoid power output connector.
9. Display Power +100/-100 output connector.
10. Logic power output connector (+5 volts regulated and +5 volts unregulated).
11. The +100/-100 rectifying diodes which convert 100 volts AC to unregulated DC.

Check the +12 volts.
With all the connectors removed except for J1 and J2, turn the game on. Measure the +12 volts DC with a DMM at 3J6 pin 6 (pins 11 to 15 of J6 are ground). This is unregulated 12 volts, so it should be in the 10 volts to 14 volts DC range. If the voltage is outside that range, most likely it is the filter capacitor (C15 12,000 mfd at 20 volts for system3 to system6, or C10 18,000 at 20 volts mfd for system7). This capacitor commonly fails on these power supplies. There is more information on this capacitor below (see the +5 Volt Logic Filter Capacitor.)

Beyond the capacitor, on system3 to system6 games, it could be either diodes D7 or D8 (MR500, which should have been replaced with 6A4 diodes, as discussed above). These diodes commonly fail due to heat. These diodes can be easily tested using a DMM set to the diode function. Put the DMM leads on each lead of the diode, and a reading of .4 to .6 volts should be seen in one direction, and no voltage in the other. On system7 games, the BR1 bridge rectifier (35 amps 400 volts) could be faulty. Lastly the problem could be the transformer (but that is unlikely). Testing this bridge rectifier is described below in the +5 volts section.

Check the +5 Volt Logic Voltage.
The +5 volts is the power that runs all the logic circuits on the game. If the +5 volts is not "perfect", the game will not run at all, or will have random resets and lockups. There are two things that make the +5 volts "perfect": voltage in the 4.9 volt DC to 5.2 volt DC range, and a nice "smooth" 5 volts. The +5 volts is not adjustable (the power supply have components that do this automatically).

To check the +5 volts, use a DMM and measure the +5 volts DC at power supply connector 3J6 pins 7 to 10 (remember J6 pins 11 to 15 are ground). The +5 volts should measure between 4.9 and 5.2 volts DC.

If the +5 volts is low at the power supply, either the connectors are in bad shape, or the regulation circuit is probably damaged. If the voltage is Ok at the power supply, but is later tested at the CPU board and found to be less than 4.9 volts, the CPU board could also have some problems that are "dragging down" the power supply. There could also be a problem on the power supply +5 volt regulation circuit, which fails "under load". But first check and replace the connectors on the power supply (3J6) and the CPU board (1J2) before doing anything else.

Fixing a bad +5 volt circuit is pretty straight forward. On System3 to System6 games, this involves the large heat sinked X3 (LM323, 3 amp, 5 volts) voltage regulator on the power supply board, and two diodes at D7 and D8. The voltage regulator itself is pretty well protected and doesn't usually fail. As described above, diodes D7/D8 do often fail though. A shorted D7/D8 diode should blow a fuse, an open diode causes +5V voltage to drop and prevent the game from starting. These can be easily tested using a DMM set to the diode function. Put the DMM leads on each lead of the diode, and a reading of .4 to .6 volts should be seen in one direction, and no voltage in the other.

On System7 power supplies, low or no +5 volts is either the bridge rectifier BR1, chip IC1 (723PC), or transistor Q5 (2N6057, which should be replaced with an easier to get 2N6059). The bridge rectifier BR1 (35 amps 400 volts, which is really four diodes in a metal case) is used to convert AC to DC volts, and replaces the D7/D8 diodes on older System3-6 power supplies.

The System7 BR1 bridge can be tested. Note the positive side of the bridge is "offset" from the other three leads, with the lug facing a different direction than the other three lugs. The negative lug is diagonial to the positive lug. And the two AC lugs are the two remaining lugs.

1. Turn the game off.
2. Put the DMM on diode setting.
3. Put the black lead of the DMM on the "+" (positive) terminal of the bridge.
4. Put the red lead of the DMM on either AC bridge terminal. Between .4 and .6 volts should be seen. Switch the red DMM lead to the other AC bridge terminal, and again .4 to .6 volts should be seen.
5. Put the red lead of the DMM on the "-" (negative) terminal of the bridge.
6. Put the black lead of the DMM on either AC bridge terminal. Between .4 and .6 volts should be seen. Switch the black DMM lead to the other AC bridge terminal, and again .4 to .6 volts should be seen.

Check the High Voltage +/-100 volts.
With all the power supply connectors still removed except for J1 and J2, turn the game on. Put the DMM's black lead on J5 pin 1 (ground). Put the red lead on J5 pin 3, and between -90 to -105 volts DC should be seen. Now move the red DMM lead to J5 pin 4, and +90 to +105 volts DC should be seen. If these value are off, the high voltage section of the power supply will need to be rebuilt (see below).

With the connectors on, if the score displays are dead, before repairing the High Voltage supply, look for a small orange glow in the corner of the score displays. If that is present, then the proper voltages are probably getting to the displays, and the problem lies elsewhere, other than the high voltage section.

If the score displays light up, but then go dim or flicker, try replacing the two 100 mfd 150 volt electrolytic filter capacitors in the high voltage section (C7/C11 on System3-6, C1/C3 on System7). When those capacitors dry up and get old, the displays can look like they are dying.

Also part of the high voltage section on the first two System3 games (Hot Tip and Lucky Seven) is a 300 volt supply circuit. The original design used this voltage to provide an extra "kick" to get the score displays gas to ionize. Hot Tip and Lucky Seven used this extra voltage, but it was deemed unnecessary after that and dropped. If a System3 power supply has some extra capacitors and diodes that aren't on the schematic, this is part of the 300 volt supply. The 300 volts was produced using two diodes and two capacitors to triple the incoming AC voltage. If a System3 power supply has a failed 300 volt supply, there is no need to repair it. The two extra diodes and capacitor can be removed, and this will not affect the score displays.

Check the Lamp Voltage.
With all the power supply connectors still removed except for J1 and J2, turn the game on. Put the DMM's black lead on J4 pin 1 (ground). Put the red lead on J4 pin 5 to pin 8, and between 16 to 20 volts DC should be seen. If this voltage is missing, a fuse is probably blown, the connector is bad, or the backbox 6BR1 bridge rectifier has failed (or the connectors going to this bridge have come off, which is common, see below). Also note the large "can" capacitor in the bottom of the backbox *not* mounted on the power supply is used to smooth this lamp voltage. Sometimes this 30,000 mfd 25 volt capacitor fails too (though this is rare).

Check the Solenoid Voltage.
With all the power supply connectors still removed except for J1 and J2, turn the game on. Put the DMM's black lead on J3 pin 3 (ground). Put the red lead on J3 pin 6 to pin 9, and between 28 to 38 volts DC should be seen. If this voltage is missing, a fuse is probably blown, the connector is bad, or the backbox 6BR2 bridge rectifier has failed (or the connectors going to this bridge have come off, which is common, see below). On the Power Supply board there is also a 47 volt varistor, used to protect the solenoids from voltage spikes. There is also a 100uf filter capacitor.

The flipper voltage has a slight deviation. On System3 and System4 games, +28 volts goes directly to the flippers from the solenoid bridge rectifier (there is a fuse located under the playfield). On System6 and System7 games, the flipper voltage is goes through the Power Supply board (but is not manipulated), with fuse F4 protecting the flipper circuit (the under playfield fuse is now gone). On the last three System7 games (Firepower2, LaserCue, Starlight), flipper power comes from a separate 50 volt flipper power supply board.

The +5 Volt Logic Filter Capacitor - Replace it Now!
The last piece of the +5 volt logic puzzle, and the one that fails often, is the filter capacitor. After the voltage is converted from AC to DC, the voltage must be "smoothed". This is done using a large capacitor (C10 on System7 power supplies, C15 on system3 to system6 power supplies). Originally the value of this capacitor was 12,000 mfd at 20 volt.

Filter caps are largely a mechanical device. Because of this, they wear out! The normal life span for a filter cap is about 10 years. Since these games are well past that age, I would highly recommend replacing this capacitor! On system3 to system6 power supplies, it is really important to replace it because of the lower value Williams used. System7 power supplies have less problems with this cap, but it is still a good idea to replace it.

The capacitor can be tested, with the game on using a DMM set to AC voltage. Put the red lead of the DMM on the positive lead of the filter capacitor, and the black lead on the negative lead of the cap. If an AC voltage of .300 volts AC or more is seen, the capacitor is not smoothing the DC voltage enough, and definately needs to be replaced! Unfortunately on system3 to system6 power supplies that use just *two* diodes for (half wave) rectification, even with a new 5/12 volt filter cap, never less than .200 volts AC will ever be seen. On system7 power supplies this was change to a bridge rectifier (four diodes) for "full wave" rectification. A new filter capacitor on system7 power supplies should not show more than .100 volts AC.

Problems with the Backbox Mounted Bridge Rectifiers Wire Lugs.
One of the first things to check on these games is the two bridge rectifiers mounted on the rear wall of the backbox. These bridges are used for the solenoids and lamp matrix power. The connectors used to attach the wires to the terminals of these bridges are sometimes loose, causing playfield lamps to go out, solenoids to be weak or intermittent, and fuses to blow. Tighten the connectors with pliers and reseat them, or just solder the wires directly onto the terminals.

Williams CPU Board System 6 Test Points and their Location.
Note there are no test points on system3 and system4 CPU boards.

• TP1 = +12 VDC unreg. (upper left)
• TP2 = NMI, +5 VDC (upper left, up and right of TP1) It should read 0 VDC when diagnostic switch SW1 is pressed.
• TP3 = Memory Protect (upper center) +5 VDC when interlock closed, 0 VDC when interlock open.
• TP4 = Blanking (left middle) +5 VDC normal operation, 0 VDC blanking (when first turned on for about 1 second).
• TP5 = IRQ (lower left of center)
• TP6 = Phi 2 (lower and left of TP5)
• TP7 = CMOS RAM B+ (lower center) +4.3 VDC when power on, +3.9 VDC when power is off. If this is low, your batteries are low.
• TP8 = RESET (lower left corner of batteries) 0 VDC for first second that power is on, +5 VDC after that.
• TP9 = +5 VDC (lower right)
• TP10 = Ground (lower right)

A Revision System6 board has a part number on the lower right corner ending in a 6 or 6A, or something similar. If the board in question does not match the location of the test points, or if the part number differs, it may be a system7 CPU board, as the test point location differs (see below).

Williams CPU Board System 7 Test Points and their Location. The system7 test points are the same as system6, but their location is different.

• TP1 = +12 VDC unreg. (upper left)
• TP2 = NMI, +5 VDC (center bottom) It should read 0 VDC when diagnostic switch SW1 is pressed.
• TP3 = Memory Protect (left center) +5 VDC when interlock closed, 0 VDC when interlock open.
• TP4 = Blanking (left bottom, just to right of batteries) +5 VDC normal operation, 0 VDC blanking (when first turned on for about 1 second).
• TP5 = IRQ (near upper right side)
• TP6 = Phi 2 (lower right side)
• TP7 = CMOS RAM B+ (just under TP3) +4.3 VDC when power on, +3.9 VDC when power is off. If this is low, your batteries are low.
• TP8 = RESET (right bottom) 0 VDC for first second that power is on, +5 VDC after that.
• TP9 = +5 VDC (lower left, just at the upper right corner of batteries)
• TP10 = Ground (lower left, next to TP9)

Remember some early Black Knight games (first system7 game) used the early System6 power supply. This is easy to identify; if the transformer is in the lower cabinet, it's a system7 power supply. If the transformer is in the backbox, it's a system6 power supply. A System7 CPU board has identical test point values to a System6 board, but the test points are in different locations.

The additional power supply .22mfd caps only needed for Hot Tip and Lucky Seven.

Additional Power Supply Parts on System3 Hot Tip/Lucky Seven.
The first two system3 games (Hot Tip and Lucky Seven) had two additional capacitors and diodes compared to the later system3 to system6 power supplies. These were used for the 300 volt feed for the display driver. These parts were dropped starting with World Cup (the third System3 game). Unless there is a specific problem with the display drive on these two games, the two 1N4001 diodes and two .22 mfd capacitors do not need to be replaced or checked (the capacitors are actually not electrolytics, but are "MKP" caps). They can even be removed entirely from the power supply if used in later system3 to system6 games.

A system3 to system6 power supply and the High Voltage section. The two diodes with the faint blue arrows next to them are Z2/Z4 (1N4763). The diode bands are oriented with the blue lines. Also shown are resistors R2/R5 (660 ohm) and R1/R4 (39k ohms). Note Q1 and Q3 are the high voltage transistors, and can be replaced with MJE1503x equivalents provided the legs are crossed (as discussed below).

Rebuilding the +/- 100 volt High Voltage Section.
Williams used two different types of transistors, and slightly different circuitry routing, for the display power supply circuitry on their games from 1977 through 1989.

Commonly Defective System3 to System6 High Voltage Parts:

• Q1 = MJE15030* (NTE54) - replaces the original SDS-201 (NTE171).
• Q3 = MJE15031* (NTE55) - replaces the original SDS-202 (NTE296).
• Q2 = MPSD52 (NTE288, 2N5400, or 2N5401).
• Q4 = MPSD02 (NTE287, MPS-A06, or MPS-A42).
• Z2,Z4 = 1N4763 (91 volt) zener diodes - replaces the original 1N4764 (100 volt) diodes.
• Z1,Z3 = 1N4730 (3.9 volt 1 watt) resistors - replaces the original 1N5990 (3.9 volt 1/2 watt).
• R2,R5 = 1.2k ohm 1/2 watt resistors - replaces the original 680 ohm 1/2 watt resistor.
• R1,R4 = replace with 39k ohm 2 watt - replaces the original 1/2 watt version.
• C7,C11 (C1,C3 on System7)= 100 mfd 150 volt electrolytic capacitors.

* Note that the original style SDS201/SDS202 transistors at Q1/Q3 are no longer available in any flavor or form. These two transistors must be replaced with the newer MJE15030/MJE15031 transistors. BUT NOTE: the MJE transistors had a different pinout than the original SDS transistors, so they must be installed differently on the board!!

Pinouts:

• SDS trans: E B C
• MJE trans: B C E

A replacement MJE15031 in an older System6 power supply. The leads on the MJE15030 and MJE15031 must be "twisted" to replace the older SDS201 and SDS202 transistors. IMPORTANT: heat shrink tubing should be installed over the crossed leg to prevent shorts!

The MJE transistors can also be installed without any board moficiations, but this can be a bit difficult. The left two legs must be installed in the 2nd and 3rd holes, respectively (as described above), and the rightmost leg will then criss-cross under the first two legs, and install in the 1st hole. This is actually the way Williams recommended doing it in their service bulletin. It is recommened that some heat shrink tubing be installed on the rightmost leg to prevent any arcing or shorts to the other legs.

How old are those batteries in that game? If an answer can not be determined, it's time to change them! Besides dead batteries, CPU board battery corrosion and/or a bad IC19 CMOS 5101 RAM can cause some problems too. This section talks about these problems.

The problem with old batteries is leakage. If the batteries leak, they will leak corrosive material over the CPU and driver board! Also the corrosive fumes from the batteries alone can corrode the ROM sockets and the 40 pin inter-board connector. This is cause random game lock ups and resets, game boots into audit mode, or make the game not work at all.

Isn't Battery Corrosion Obvious?
The short answer is, "no!" Batteries can leak corrosive fumes, which may not corrode the circuit board. But these fumes can corrode sockets and header pins without it being obvious. If these pins get even gray, it can increase the resistance of the pin, or make the pin not conduct at all. It can even make an internal socket pin break, which may not be seen by the naked eye. And this in turn can make a game not work. Any grey/green pins of a socket or header pin is probably from leaking battery fumes.

Battery corrosion just under the battery holder shorted address line A10 to chip select CS1. This short made the CPU board not boot. Picture by Jerry.

Removing and Fixing Battery Corrosion.
If there is any battery corrosion on the CPU board, it needs to be removed immediately. If it is not properly removed, the corrosion will return, and you'll be chasing your tail! It's not worth fixing any circuit board if the battery corrosion is not removed first.

Here's the procedure for removing corrosion:

• Remove the old batteries and discard.
• If any components are damaged by the battery (look for green and/or gray!), cut them off (leaving as much of the leg in the board as possible), and discard. This includes chip sockets. Chips and transistors are affected more by corrosion than resistors and capacitors. Be more concerned with these.
• To remove the cut off part's legs from the board, apply some new solder to the leg's solder pad. Then heat the pad and pull the cut off leg out of the board with needle nose pliers.
• Check the connector header pins for corrosion. If they are green or gray, replace the header pins. Remove and discard any header pins that are corroded.
• Desolder all the removed part's solder holes.
• Tip for desoldering corroded solder: Often solder becomes so grey/black it can't be heated and desoldered. First try adding some new solder. If that does not work, take a Dremel tool with a tiny wire wheel to the grey/black solder joints.
• Hand sand all green/gray areas with 100 or 150 grit sandpaper. Sand all the grey oxides off the board, so the underlying solder can be melted. Sand until the copper is bright, which will allow solder to stick. If a trace is sanded through, repair it with some wire or copper solder wick (for large traces).
• Wash the pcb with a mixture of vinegar and water (50/50) to neutralize the corrosion. Scrub with a toothbrush.
• Rinse the washed board with clean water.
• Rinse the board with 99% pure alcohol. This will disolve and wash away the water. Repeat this step. The alcohol will evaporate fairly quick.
• Replace all removed components (except the battery!) Any removed chips should be replaced with good quality sockets or machine pin strips. Any bare copper being soldered may need solder flux to get the solder to stick.

Game Comes up in Audit Mode.

Booting into Audit Mode Explained.
On system4 to system7 pinballs all the game's options and audits are stored in CMOS memory (system3 is a bit different, and is explained below). If the batteries are dead, or the battery holder is damaged, or the blocking diode D17 has failed, or there's a bad IC19 RAM 5101 chip, or battery corrosion has damaged the CPU board, the game will power up into "audit mode". Audit mode is shown in the picture above, and is saying that the game has lost its CMOS memory, and there's a problem. It's a big red flag when the game is turned on, since the game goes into audit mode instead of attract mode (game over mode). Operator assistance required!

AUDIT MODE: On system4 to system7 games, the dreaded audit mode. A Firepower powered-on with dead batteries and/or a dead IC19 5101 RAM chip, booting into audit mode. Audit "00" shows the game number (#497) in the player one score display, the operating system revision (the preceding "1", meaning "green" flipper ROMs, where "blue" flipper ROMs have a "2", and yellow flipper ROMs have a "0"), and the software revision (version "2") next to the game number. The "00" in the ball-in-play displays shows audits number zero, and "04" in the credit window indicates audits (remember "01" is lamp test, "02" is solenoid test, and "03" is switch test).

In audit mode ("04 00" in the credit/ball-in-play display, where "04" is audits, and "00" is the first audit number), the numbers shown in the player1 score display are the value for the audit number shown in the ball-in-play display. For audit "00", which is the software identification audit, the last number is the game's current software revision number (version 2 in the above picture). The middle three numbers are the game number (i.e. 497 is Firepower; see the Game List section for all the game titles and game numbers). And the first number determines the "flipper ROMs" version installed. Remember Williams used a color coded system:
• 0 = Yellow Flipper ROMs (system4)
• 1 = Green Flipper ROMs (system6)
• 2 = Blue Flipper ROMs (system7)

These software identification numbers made it easy to see if the wrong Game and/or Flipper ROM software was installed in the machine.

Note the lack of a code above for White flipper ROMs (system3). This is because the boot-up "software revision" mode was not implemented until System4 and the Yellow flipper ROMs, when adjustment were also stored in memory (system3 used DIP switches for the adjustments, which are read by the CPU board at boot up). Williams did the audit mode routine to show instantly upon power-on that the game's adjustments/audits were lost, and that the batteries needed to be replaced. The main reason this was done was to protect the game from having garbage in an adjustment that may put the game into free play (or some other equally accidental bad mode), since now all the game's adjustments were stored in memory instead of being "hardcoded" with DIP switches. With system6 and its memory protection circuit/coin door switch, it also keep miscreants from drilling through the bottom of the game and activating the switches to change the settings (like one quarter equals 25 credits!), since the coin door now had to be open to change an adjustment/audits.

A system3 game (Hot Tip) with dead batteries booting into audit mode. Here the audit number is in the credit window ("01"), the audit mode ("04") is in the ball-in-play window, and the value for the first audit ("090000") is in the player1 score window.

System3 and its Audit Mode.
On system3 games, a dead battery or failed CMOS memory still comes up in audit mode, but there is no indication of software revisions. The audits in system3's white flipper ROMs looks a bit different too, with the audit number in the credit window, and the "04" (to signify audits) in the ball-in-play/match window (this was reverse of system4 to system7), and the audit value in the player1 score display. If the manual-down/auto-up switch is in the auto-up position, the game rotates through all the audit numbers automatically also. Because of this, system3's audit mode has a different look and feel then its later system4 to system7 cousins.

Battery Holder Woes.
Also bad batteries can rot the existing battery holder. If the batteries do not make good contact to the battery holder (or the batteries are dead!), the game will always turn on in "audit" mode. This is indicated by one number, a space, and then four numbers, in the player one score display at power on.

A bad battery holder. At first glance, this holder looks fine. But the two battery contact points on the left have corroded and fallen off. The contact on the right is the only one intact. These contact points are actually rivets, but corrosion will cause the face of the rivet to break as it goes through the fiber insulator, and the face of the rivet that contacts the battery falls off.

When replacing the battery holder, the best variety is the new Williams WPC-S and later black plastic battery holder, part number A-15814 (Pinball Resource sells these).

Always Check Diode D17: Checking the Battery Voltage and D17 Diode.
I find the blocking diode D17 should be checked on all system3-7 CPU boards. This diode prevents the +5 volts rail from trying to charge the AA batteries when the game is on, and also from trying to power the whole CPU board when the game is off (instead of just the 5101 RAM chip). I find this diode bad quite often (about 20% of the time), especially on system6 CPU boards. On the non-banded side of diode D17, the battery voltage in reference to ground should be about 4.4 to 4.8 volts DC. On the banded side of diode D17, it should be about .5 volt less, or 3.9 to 4.3 volts DC.

After the battery holder is replaced, install new good quality batteries. Using a DMM, then measure the voltage right at the RAM chip IC19 (5101 CMOS RAM), pin 22 (and pin 8, which is ground). This should show about 3.9 to 4.3 volts DC. On System6 and System7 CPU board, this voltage is also at test point 7. If there is not 4 volts at IC19 pin 22, check the voltage at the blocking diode D17.

If there is no voltage on the banded side of D17, but there is voltage on the non-banded side, replace this diode with a new 1N4148 or 1N914 diode. If there is no voltage on the non-banded side of diode D17, then the batteries or battery holder is at fault.

Also check for voltage at the CPU chip IC1 pin 8 (+5 volts pin) with the game off. If voltage is found, the D17 diode is shorted allowing the battery to power the entire CPU when the game is off. This will drain batteries in a few days. Also if this happens, the CPU board will try to charge the batteries when the game is turned on. Alkaline batteries are obviously not designed for this, and will get hot, and probably leak.

If batteries are not installed in the CPU board, diode D17 can also be tested with a DMM on the diode setting. Put the black DMM lead on the banded side of the diode D17, and the red lead on the non-banded side. The DMM should read .4 to .6 volts. Reverse the DMM leads, and a null reading should be seen.

Check 5101 RAM IC19 pin 22 for Battery Voltage.
Ultimately the power from the battery ends up at the 5101 RAM (IC19) at pin 22 (bottom left pin of the chip, opposite pin 1). If the batteries are new, you should get around 4 volts at this pin. Note there is a slight voltage drop if you measure the voltage at the battery holder compared to IC19 pin 22. This happens because of the D17 blocking diode (which prevents the MPU board from trying to charge the batteries when the game is powered on). If IC19 pin 22 is less than 3.6 volts DC, the game will boot into "audit mode". This happens because the batteries are dead, or the battery holder is bad, or the D17 blocking diode is bad, or there is a broken circuit board trace, or the IC19 RAM socket is bad.

Batteries Ok but Still Powers-up in Audit Mode.
If the batteries are good, and there is at least 3.9 volts DC getting to the 5101 RAM chip at IC19 pin 22, chances are about 99% the 5101 RAM chip at IC19 has failed if the game comes up in audit mode. Also be aware sometimes these board are sometimes picky about their 5101. That is, one 5101 that worked in another system3-7 board (or a Bally MPU) may not work in the suspect board - it may require you to try several different 5101 RAM chips at IC19 to get the board out of audit mode.

Keep in mind there are two other chips involved in the memory protect circuit on sys6/7. On system6 that's IC27 (4071 CMOS) and IC12 (7808), and system7 that's IC10 (4071 CMOS) and IC12 (7808). But frankly it is very rare that either of these chips fail. More likely again it's the 5101 at IC19. Keep in mind on system3/4 there really is no memory protect circuit per se, but IC12 (7808) can fail causing a continual audit mode boot.

On all System3-7 games, if the game boots into "audit" mode, try this: Turn the game on, allowing it to boot into audits. Then flick the power switch off/on quickly. This should put the game into game-over "attract" mode (on system6-7 the coin door needs to be open for this to work). This won't fix the dead 5101 chip or dead batteries, but it usually allows the game to be played in the short run. If the game still won't come up in attract mode with this trick, the 5101 RAM at IC19 is *really* dead, or the memory protect circuit has fail (IC12 or IC27/IC10).

Another trick on System7 games (only) if the game boots into audit mode, is to try advancing through the audits/adjustments with the Advance button inside coin door. After the audits get to number 50 or so, it will pause, and reset the game to "game over" (attract) mode. If it doesn't come back to attract mode, but goes to audits ("04") again, try the Advance button again to move the audits past number 50 or so. If it can't get into attract (game over) mode, then there may be a bad resistor DIP network in the memory protect circuitry, in addition to a bad 5101 RAM. Note System3 to System6 did not use DIP resistor networks, and the audit would never go into attract mode (they just wrap around, back to zero, except on World Cup).

Remote Battery Holder.
On system3 to system7 games, I can't stress this enough! Get the batteries OFF the mpu board and mount them remotely OUTSIDE THE CABINET. Personally I buy an inexpensive battery holder, put a 1N4007 diode in it (as a backup blocking diode), and mount it on the inside wall of the backbox. This way if the batteries corrode, it only ruins a cheap battery holder (and doesn't cause MPU/driver board corrosion, and ruin the 40 pin interconnector). Though the diode is not needed, I like to use it because it lowers the battery voltage slightly. This means the game will show the batteries as "dead" sooner (alerting me to change the batteries before they leak!)

Using an inexpensive four AA battery holder, a 1N4007 blocking diode, and three AA batteries as a remote battery holder for the MPU board.

Using the Internal Diagnostics to Test the 5101 RAM.
Another method to test the 5101 RAM at IC19 is to use the built-in firmware diagnostics. Note this requires the game to "boot" into audit mode (or attract mode) at minimum. After the game has booted, press the lower diagnostic button on the CPU board (with the coin door open). Note what happens to the two LEDs on the CPU board. If on a system3 to system6 CPU board both of the two LEDs stays on, then the 5101 RAM at IC19 is dead for sure, and will need to be replaced. On system7, if "8" or "9" is displayed on the 7-segment LED, also 5101 RAM is also probably dead.

The majority of these machines are over 20 years old and have seen years of hard use. Dirt, heat, cold, moisture and smoke have taken their toll on the machine's connectors. Conditions and temperature changes, which result in expansion and contraction of the solder joints, leading to microscopic cracks in solder joints. This can cause a pinball to lock up during play, locking on coils (which in turn can kill the driver transistor and possibily the solenoid PIA), or to not start at all at power-on.

If the user of the System3 to System7 game in question wants a good, dependable, working pinball, ALL of these following connector issues must be addressed!

Inter-Board Connector Woes.
If experiencing intermittent problems with a machine, the most common part to suspect are the printed circuit board connectors. For example, lets say every fourth time the machine is turned on it locks up with the two CPU LEDs on. Chances are at least one of the problems is the 40 pin interboard connector, attaching the CPU and Driver boards together. As Mark O. puts it, "if 95% of all intermittent problems are caused by connectors in general, then 95% of connector problems lie in the 40 pin inter-board connector which joins the driver and CPU boards together."

The 40 pin inter-board connector on a System6a CPU and Driver board.

In previous sections we discussed the reasoning behind the split board design, separating the components for easier field maintenance. But the Achilles heal of this design is the 40 pin inter-board connection. Williams' designers opted to move the entire data bus (8 lines) and address bus (15 lines) over these pins, as well as the reset, blanking, interrupt and every other critical system signal. This is unlike the other non-interboard connectors, which are lamp, switch and solenoid related. These connectors are far less critical, and won't lock the CPU if disconnected for a short moment.

The inter-board connector worked well for the first few years of a machine's life, but after years of service, connectors would start to fail. Besides getting dirty, the solder joints on both boards would develop microscopic cracks due to vibration, heat and humidity changes. If this caused one micro-second of a disconnect in a data or address line, that would be enough to lock the machine.

To make matters worse, on system3 to System7 games, the batteries are located right above the 40 pin inter-board connector! If the batteries leak they will damage this connector for certain.

Another little known fact is these .156" Molex connectors have a lifespan of only 25 cycles! That means after a connector has been installed and removed a number of times, the female and male connector pins are essentially worn out. Add to this time (again, these games are 20+ years old), environment and vibration, and the cycle life is probably well below the 25 cycle spec. This compromises the "gas tight" seal between the female and male pins, allowing corrosion, and hence intermittent connections. Between the female pins loosing tension and the plating on the male pins wearing from inserting and removing the connectors, they are just worn out. Now the only solution is to replace the connector pins to regain reliability.

Comparison of the new style male square header pins and the original round pins.

Replace the Female pins on the 40 Pin Interboard Connector.
Frankly connector replacement is the ONLY solution to a reliable game. Before even turning on one of these 20 year old machines, replace the female side of the 40 pin inter-board connectors. These are cheap parts, and replacement ensures the machine will operate reliably. Some repair people will recommend just resoldering the header pins or reseating the boards. This is not the long term solution! Heck it's not any kind of a solution. The tension on the female pins is gone after 20 years of use, and replacement of the female pins is the only choice.

Replacing the male .156" header pins is usually not needed, and not recommended unless the old pins are corroded. Usually a small wire brush on the pins will fix them up nicely. New male header pins (if you need them) are now square, replacing the old style round male header pins. This increases male-to-female pin surface area, resulting in a better, more reliable connection. That's the good news. But the bad news is the new .156" male header pins are shorter than the original round male pins, and hence this is why it's not such a good idea to replace the originals. Though the new square .156" male headers will work, I would recommend not replacing them unless really needed (like say they are corroded by battery damage). Note an extra long variety of this .156" male connector are available from www.Flipperwinkel.nl

Another trick if you don't have the extra long male header pins is to use the standard length .156" males. But don't solder them with the pins all the way into the circuit board hole. Solder the pins with just barely a touch of the tip showing through the back of the board. After all the pins are soldered in place, take a flat blade screwdriver, and from the component side of the board and with the board laying flat on a workbench, press the plastic housing down against the board. Doing this will give the pins another 1/8" of length, which is plenty.

This picture shows the pin length difference between new and original male pins.

"But I Re-Seated the CPU and Driver boards, and Now My Game Works..."
If re-seating this 40 pin connector causes a game to "work", this is a BIG RED FLAG that there's a problem. Re-seating is NOT a fix. It just identifies a problem. The only way to fix the problem is to replace the interboard connector. If after re-seating the game works, this means the gas tight seal provided by the socket or connector is gone. And the only way to fix this is to replace the connector. Trust me, this connector needs to be replaced!

Replacement female pins for the interconnector. This is the 10 pin version.

De aanschaf van nieuwe Interboard Connectoren
Het is zeker aan te raden om tenminste de connectoren die op het driverbord zitten te vervangen, de pennen op het CPU bord zijn niet of nauwelijks aan slijtage onderhevig en als ze niet zijn afgebroken of vernield door soldeerkunstenaars laat je ze gewoon zitten, evt kun je ze met een pannensponsje blinkend schoonschuren als er aanslag op zit.
• De 0.156" bottom entry connector wordt door alleen geleverd als 10pens versie(Flipperwinkel artikelnummer 41815BE-10) terwijl de originele 8pens zijn, uiteraard maakt dat niet uit en het is zelfs nog goedkoper ook omdat je er nu maar 4 nodig hebt ipv 5.
• De 0.156" pennen op het CPU bord zijn te vervangen door de speciale headers met extra lange pennen(Flipperwinkel artikelnummer 2219S-10-01-2270) maar dat doe je alleen maar als het echt noodzakelijk is.

Removing (Desoldering) the Old Female Connector Pins.
Removing the old connectors from the Driver board is nothing too difficult (assuming you have done board-leve desoldering work before, and have the proper tools). I recommend visiting the Beginning Circuit Board Repair website for more information on desoldering and soldering.

The trick is on the female portion of the 40 pin connector. Because the plastic housing keeps all the pins together, it can be challanging to remove. A tip that Vincent suggested is to use a utility knife to cut the plastic housing, one pin at a time (see pictures below). This works pretty well because then the plastic housing can be easily removed. Then the pin can be heated with a soldering iron, and removed. Finally the pin's hole can be "solder sucked" clean, leaving a nice solder-free hole for the new female connector.

Using a utility knife to cut the plastic female connector. Picture by Vincent.

After the cut plastic is removed, the female connector pin can be easily removed with a soldering iron. Picture by Vincent.

But aside from that, there are a couple tricks and cautions that should be mentioned. First, use a good quality (de)soldering station or Soldapullt tool. There are a total of 80 pin to be removed (assuming both the CPU and Driver board connectors are replaced), so don't mess around with solder wick. Also the two outside pins on each board (pins 1,2 and pins 39,40) will be the most difficult to desolder. This happens because these pairs of pins are connected together (they are ground and +5 volts lines), and hence they have larger solder pads and more solder on them. This will dissipate the (de)soldering iron's heat very easily, making them more difficult to get to a high enough temperature to desolder. Just keep that in mind, as more heat may be needed for desoldering these pins.

Double Soldering the Male Pins.
An optional trick to ensuring good male pin connectivity and reliability on the CPU board is called "double soldering". First, solder-suck the old solder off the CPU board for the male 40 pins (on the solder side of the board). Sometimes adding some new solder first will aid in the desoldering process.

Lifting the plastic housing on the male pins, so they can be "double soldered" from both sides of the CPU board.

With the connector hanging over the edge of a work surface, use a rubber mallet and gently hammer the pins down thru the CPU until they protrude about 1/2 inch out the bottom (solder side) of the CPU board. Then lift the male connectors back up to their "stock" position. What this does is move the plastic housing around the male pins further up the pins. Now comes the "double solder" part. On the top of the CPU board, solder under the plastic connector and solder the pins to the pads on the top (component) side of the CPU board. Also solder the male pins on the solder (bottom) side of the CPU board. Now push the plastic housing back down as far as it will go. This "double soldering" gives a much more reliable connection for the male header pins to the CPU board.

If 95% of the connector problems lie with the interboard connector, the other 5% lie in the power connectors! The logic bus connectors supply +5 volts, ground, and unregulated 12 volts (called "unregulated 5 volts" by Williams once it hits the CPU board) from the power supply to the CPU/driver board. This includes two .156" Molex single line connectors, one on the CPU board (1J2), and one on the power supply board (3J6). Both of these connectors male headers should be replaced, along with it associated connector housing pins (be sure to replace with "trifurcon" terminal pins).

Again, like the 40 pin inter-board connector, there really is no exception to this rule. The 1J2 CPU connector and 3J6 power supply connector supplies the logic current that runs the game. The most common problem is the 12 volt unregulated power (unregulated 5 volts after a zener diode on the CPU board). There is only ONE pin per connector handling this voltage (unlike the +5 volts and ground, which have a minimum of three pins each). If this single 12 volt pin fails (and it will fail!), the game can lock up randomly, or not run at all.

A System6a CPU board showing the 1J2 Logic Power Bus input connector.

CPU Power Connectors 1J2.
The CPU board connector 1J2 is a nine pin .156" header male connector. The originals use round pins. Be sure to replace with the newer square pin variety. In the plastic housing use new .156" Trifurcon terminal pins. This applies to all System3 to System7 games. On Firepower and later games, replace the original IDC connector terminal pins and housing with new crimp-on trifurcon connector pins and plastic housing.

A System6 power supply board showing the 3J6 Logic Power Bus output connector.

Power Supply Connector 3J6.
Replace the header pins at connector 3J6 on the power supply. The power supply board connector 3J6 is a 15 pin .156" header style. This applies to all System3 to System7 games. This is the +5 volt connector, and it needs to be in perfect condition. So just replace this with new .156" header pins before even powering the game on for the first time. In the plastic housing use new .156" Trifurcon terminal pins. Again on Firepower and later games, replace the original IDC connector terminal pins and housing with new crimp-on trifurcon connector pins and plastic housing.

This picture shows where to press with a small screwdriver to release a terminal pin from the plastic housing..

Crimp-On Connector Pins versus IDC.
Always replace the connector pins with a crimp-on style pin. Never use IDC (Insulation Displacement Connector) pins. Be sure to buy a hand crimping tool like the Molex WHT-1921 (part# 11-01-0015), Molex part# 63811-1000, Amp 725, or Radio Shack #64-410.

Most System3 to System6 games used crimp-on connectors. But with Firepower, Williams changed to IDC (Insulation Displacement Connector) style connectors. These connectors are excellent for production, but are *terrible* in the long run. If replacing connectors on a Firepower or later game, always replace these with crimp-on Trifurcon connector terminal pins (a new plastic connector housing will also be required to replace the IDC connector housing).

The crimp-on plastic connector housings can be reused when replacing the terminal pins. Unfortunately the IDC plastic housings can not be adapted to use crimp-on pins, and the IDC housings must be replaced with crimp-on housings.

To remove the old connector terminal pins, on the sides of the connectors are slots with small metal "tabs". Press these down with a small screw driver, and the wires/pins should pull out easily from the housing. Do one pin at a time, and replace the pin with a brand new Trifurcon crimp-on .156" terminal pin. Do *not* replace with the Insulation Displacement Connector (IDC) style terminal pin! Only use crimp-on Trifurcon pins, as documented below.

More info on pinball connectors, how to crimp, why IDC is bad, and other pinball related connector information is avaialble at marvin3m.com/connect.

Check the Other Connectors.
While the boards are removed, check the other connectors too. Chances are at least some male header pins on at least one of the circuit boards will be either tarnished or mangled. Again, don't skimp here! Just replace them. And remember, ALWAYS replace BOTH the male and female connector pins! There is no short cut here. If one is bad, the other surely is too.

Non Inter-Board Connector Part Numbers.
.156" Male Molex Connector Pins and Housing. These are used for the non-interboard connectors (such as the power, lamp and switch matrix, and solenoid plugs), and can be cut to the number of pins needed. I buy the header pins and white plastic housings in a single long length, and cut it to size. Below are the exact part numbers for the number of pins needed.
• .156" header pins with lock (9 pins), part# 26-48-1095 (Mouser).
• .156" header pins with lock (12 pins), part# 26-48-1125 (Mouser).
• .156" header pins with lock (15 pins), part# 26-48-1155 (Mouser).

• .156" Trifurcon pins (three wipers): Molex part# 08-52-0113 (tin plated phosphor bronze) or 08-50-0189 (tin plated brass), for 18 to 20 guage wire. Digikey part# WM2313-ND. Mouser and Competitive Products (#06-2186) also sell these.

• .156" white housings (9 pins), part# 09-50-3091 (Mouser)
• .156" white housings (12 pins), part# 09-50-3121 (Mouser)
• .156" white housings (15 pins), part# 09-50-3151 (Mouser)

Polarized Pegs.
A polarized peg is a small nylon plug that goes into the connector housing so the housing is "keyed" (plugging it into the wrong board header pin connector is impossible). It is highly recommended to use these when replacing a connector housing.

• .156" polarized peg, part# 15-04-0220 (Mouser).

Burnt General Illumination Power Supply Plugs.
On early system3 (Hot Tip/Lucky7) and all system7 games, there are GI (general illumination) plugs on the power supply (like 3J9 on system7). These GI connectors will most likely need to be replaced. Please see the GI Connectors section of this document for help with that.

Resoldering Board Header Pins.
If the game in question is to be really reliable, certainly the inter-board connector pins will need to be replaced. But if the parts are not available, or a "quickie" repair is needed, sometimes just resoldering the pins can fix some problems quickly. Also the other non inter-board connectors often do not need to be replaced (but do need to be resoldered).

As described above, insertion, vibration, temperature and humidity can cause microscopic cracks in the header pin's solder joints. This can cause the CPU board to lock up randomly. A quick solution is to resolder the header pins.

The first trick in doing a proper resolder job is to REMOVE THE OLD SOLDER! Now this may sound really anal, but it must be done. The old solder is often flawed with corrosion, dirt and other crud. If the old solder is just reflowed, often a solder "donut" will appear around the connector pin, where the old solder (or even newly added solder) just will not stick to the pin.

Because of this, use the desoldering method of your choice (see), and remove the old solder. Then solder with fresh new solder. The rosin flux in the new solder is often the added ingredient needed to make the new solder really stick to the old header pins. Be careful when soldering so adjacent pins are not "bridged" and shorted together.

Removing Connectors.
Often these connectors are difficult to remove from the board because of the plastic lock mechanism. When removing a connector, be sure to grab the connector by the plastic housing, and not by the wires! It is suprising how often broken connector wires are seen because of this. The wires are crimped to the connectors, not soldered, so they can be pulled from the connector pins, causing no or intermittent connection(s).

Connector Inspection.
Look for any discoloration on connector housings and pins, which is an indication of excessive heat. The dirtier a connector pin gets, the more resistance it will build up. This in turn generates more heat, which discolors the connector (and in turn creates even more resistance). Any connector pin that shows signs of heat needs to be replaced. That means replacing BOTH parts of the connector (the circuit board header pins AND the connector pins inside the plastic housing). If only one part is replaced, the problem will repeat itself in short order.

System3 to System7 (and thru system 11b) power supply connectors. These mixed pin square wafer power supply connectors sometimes burn too (Black Knight).

The Square Plug Power Supply Connectors 3J1 and 3J2.
Sometimes the two square plug power supply connectors 3J1 and 3J2 get damaged also. These connectors were used on Williams power supplies system3 to system7 (and also system 11b and DataEast/Sega power supply until 1995). The six pin 3J2 is a ground connector, and usually does not get damaged. But the twelve pin 3J1 handles all the input voltages from the transformer to the power supply, so sometimes it gets burned. Finding the part numbers for these connectors was difficult, as they were designed in 1971! So here are the part numbers for these wafer style, mixed pin connectors.
• 12 mixed pin PCB wafer connector, Molex part# 09-18-5121.
• 12 mixed pin wire connector, Molex part# 03-09-1122.
• 6 mixed pin PCB wafer connector, Molex part# 09-18-5061.
• 6 mixed pin wire connector, Molex part# 03-09-1062.
• Male .093" terminal pins for wire connector, Molex part# 16-06-0002.
• Female .093" terminal pins for wire connector, Molex part# 16-06-0001 (new Molex part# 43080-0001).
Click here for a Molex drawing of these parts.

Removing the Boards from the Backbox.
Before peeling apart the CPU and driver board, make sure to remove all of the screws securing the boards to the backbox. Each board is held in by six screws. However, chances are the boards will not have six screws each, a clear indication that the machine has been worked on before.

The CPU board sits in a tray, which somewhat locks it into place. Make sure the CPU board is still in the tray when peeling apart the CPU and Driver boards. Also notice when taking the boards apart, how much the driver board flexes during this operation. The more times the boards are separated, the more chances that a small break will occur in the connector solder joints.

Installing the Boards.
Once the boards are apart and the inter-board connectors pins replaced, reconnect the board together again. Make sure that the CPU board is properly seated in its tray, then from left to right start pushing the driver board back over the CPU board's male pins. Don't force the board; if it doesn't go on properly and easily, start over.

Once the boards are back together, reattach the boards to the backbox with at least two screws each. Then reconnect all of the header connectors on both boards.

Most pre-System7 CPU and driver boards used inferior brands of sockets, made by the Scanbe company, among others. These sockets are the "closed frame" variety (the printed circuit board can not be seen under the socket). The problem with these sockets is they grab the chip's legs on the "thin" side. With time (these games are 20+ years old!), these inferior socket are not making good contact with their chips. This can cause random game lock ups, locked on coils and burnt driver transistors and a blown solenoid PIA, or even cause the game to not turn on at all!

Left: A "closed frame" SCANBE socket on a System6 game (Firepower). All closed frame sockets must be replaced with good quality open frame or machine pin sockets. Note the "SCANBE" name in the blue circle. Right: An open frame "RN" socket on a different system6 CPU board. These are much better than their Scanbe brothers, but at 20+ years old, they can still be problematic.

The solution to this problem is simple: replace *all* the original closed frame ("Scanbe") sockets! The "RN" style sockets are better, but even these can be worn out. Remember these pinballs are 20+ years old, and chip socket technology has really improved since the late 1970s.

The CPU board has the bulk of the sockets: One 40 pin socket for the CPU chip, and usually three to seven 24 pin sockets for the game's EPROM and RAM chips. Most of the time the driver board has no factory installed sockets (but if there are any, be sure to replace them!)

There really is NO EXCEPTION to this rule. Even if the CPU board in question does not have Scanbe sockets, chances are good they are dead. There are only so many insertion/removals a socket will take before it is worn out. And on these Williams system3 to system7 games, worn out sockets can cause serious problems, locking on coils and ruining other circuit board components in the process.

The sound (and speech board, if the game has one) will also have sockets, for the EPROMs (24 pin) and CPU (40 pin) chips. Again, if these are the closed frame (Scanbe) variety, they will need to be replaced too. Though the sound board sockets are not as critical as the CPU board sockets, it's still a good idea to replace them.

Do I really Have to Replace All those Sockets?
If the sockets are the closed frame "Scanbe" sockets, yes! (Some boards used "RN" sockets, and these are generally Ok sockets.) But as one might guess, it is a big job, and if not careful, the circuit board can be damaged in the process. But if they are Scanbe sockets, there really is no choice. Also remember these sockets are 20+ years old, and probably had an expected life span of about five years! So just about any socket from this era can be problematic.

"I Re-Seated the Chips, and My Game Now Works..."
If re-seating a chip or connector causes a game to "work", this is a BIG RED FLAG that there's a problem. Re-seating is NOT a fix. It just identifies a problem. The only way to fix the problem is to replace the questionable socket or connector. If after re-seating a chip or connector it works, this means the gas tight seal provided by the socket or connector is gone. And the only way to fix this is to replace it.

First removal step: pry up the plastic body of the socket to reveal the socket's pins. Note the condition of the pins. For example, the pins in the upper right (blue circle) broke as the plastic frame was removed. This indicates a failed socket. Good thing it's getting replaced!

Removing the Original Sockets.
Check out marvin3m.com/begin for the recommended soldering and desoldering tools and techniques. But for most of these old sockets, the plastic frame on the component side of the circuit board can be pried up with a small screw driver. After getting the black plastic frame up, the sockets legs should be exposed on the circuit board (be sure to check that the screw driver did not damage/cut any circuit board traces).

After the socket's plastic frame is removed, solder was added to each socket leg. Then each pin is heated, and pulled out with some small pliers.

With the socket pins exposed, add a small amount of solder to each leg (this will help distribute the heat when the pins are removed). Now each leg can be heated with a temperature controlled soldering iron, and pulled out of the hole with a pair of needle nose pliers.

After the circuit board's solder hole is clear of the old socket leg, a Soldapult solder-sucker can be used to clear the the solder from the circuit board hole. Sometimes removing the socket's leg with pliers can be skipped, using the Soldapult to remove both the old solder and the old socket leg (do this from the component side of the board).

After all the socket legs are removed, and the circuit board holes are clear, sand the area with some 220 grit sand paper. Now carefully examine the area. Are any traces lifted or broken? Use a DMM set to continuity and double check. Remember nearly all the personality ROM chips legs "daisy chain" together, so testing is easy between ROM sockets with the DMM's continuity feature.

Here are the two styles of replacement sockets. The SIP style of machine pin sockets are ideal. They also allow full access to the circuit board on the component side, in case of a bad trace. They also allow the socket to be soldered easily on the component side of the board, if needed. The cheaper plastic socket behind the SIPs also work, but be sure to mount them up a bit, as seen here. This way if a plated through hole cracks, the socket can be soldered on the component side of the circuit board too (though a bit tricky, it can be done).

Use Good Quality Sockets.
Always install a new socket! Don't solder chips directly into the circuit board. The best socket to use are SIP (Single Inline Package) machine pin sockets. These allow access to all the traces around the new socket. The sockets can even be soldered from the top side of the board, if needed. But conventially open frame mid-priced sockets also work well (AMP is a good socket brand). Just make sure the new sockets grip the chips leg on *two* sides (not just one!)

Socket Installation Tip.
If using standard tin open frame sockets and not SIP or machine pin sockets, it is always a good idea to mount the socket up above the circuit board just a bit. Obviously the socket legs must go through the board to the solder side, but the higher the chip socket above the circuit board the better. This allow the soldering of the socket from the *top* of the circuit board if the need arises. For example, if the plated through hole cracked when removing the old socket or chip, being able to solder the new socket from both sides of the circuit board is ideal (this is why machine pin sockets are better than inexpensive tin sockets).

Solder Flux Removal.
All electronic 60/40 solder has rosin flux inside the solder. This helps clean the solder joint, as the solder is applied, and helps the solder stick. But after removing all the old sockets and installing new ones, this flux should be removed. This should be done because metal particles can get stuck in the flux, and short out adjacent contacts.

The easiest way to remove the solder flux is to use an old toothbrush and some 90% (or better) Isopropyl alcohol. Just put the alcohol on the board and use the toothbrush to scrub the flux off. It only takes a minute, and the alcohol dries quickly leaving a nice clean board.