TEAC Z6000

TEAC Z6000, the Master Reference Deck (prima parte)

"Master reference series", così era chiamata la serie Z di registratori a cassette messa sul mercato da TEAC nella prima metà degli anni 80 composta da tre soli modelli: Z5000, Z6000 e Z7000. Nelle intenzioni del costruttore dovevano essere macchine allo stato dell'arte, con caratteristiche e prestazioni di assoluta eccellenza. Per quello che si può definire senza dubbio "colpo di fortuna" sono entrato in possesso del modello intermedio, la Z6000, in condizioni estetiche perfette, usata praticamente... niente, completa di manuale di istruzioni e del raro telecomando a filo originale.

Ammiriamo dunque la pagina della brochure (fonte: rete) dedicata alla Z6000, senza preoccuparci troppo di quanto scritto in giapponese.

Innanzitutto qualche considerazione sui tre modelli della serie Z. Sono oggetti - soprattutto la 6000 e la 7000 - abbastanza difficili da reperire, probabilmente a causa del prezzo elevato che ne aveva limitato molto la diffusione sia in Italia che negli altri Paesi. Si racconta che l'investimento fatto da TEAC su queste macchine fosse stato decisamente consistente, e che le vendite non siano mai riuscite a ripagare le spese sostenute.

Di aspetto massiccio, esteticamente sono molto simili tra loro e sembrano differenziarsi solo per alcuni pulsanti e manopole. Il peso però, di "soli" 10Kg per la 5000 e di 16.5Kg e 18Kg per le altre due, suggerisce che ci possano essere differenze ben più consistenti di qualche particolare.

In realtà Z6000 e Z7000 sono confrontabili, mentre la Z5000 risulta essere un modello molto più economico e semplificato nella meccanica e nell'elettronica, al punto che potrebbe quasi essere vista come un modello della serie inferiore (la serie V) "vestita a festa" e - a detta di vari proprietari o ex proprietari - anche funestata da diversi problemi meccanici. Ricordo di averne revisionata una in passato, e che non mi colpì in modo particolare.

I due modelli top, invece, sulla carta sono tutt'altra cosa. La prima differenza che si nota è nella meccanica: mentre la 5000 ha una meccanica tradizionale, con un solo capstan a trazione diretta e un motore per i reel con il classico cinematismo basato su idler mobile (fonti bene informate mi dicono che sia praticamente identica a quella della V900X), nelle altre due troviamo una meccanica molto pregevole, costruita su un telaio di metallo robusto, con doppio capstan closed-loop, motore brushless piatto a trazione diretta sul capstan sinistro, due motori separati a trazione diretta per i reel (quindi niente idler e niente gommini), azionamento rapidissimo e silenzioso tramite un quarto motorino in CC accoppiato con una piccola cinghia ad una ruota a camme.

La testina combinata è specifica per questi due deck e realizzata in materiali diversi per ottimizzare le prestazioni. la sezione di registrazione è in sendust, quella di riproduzione in ferrite. Le guide del nastro sono in ceramica e garantiscono estrema precisione e stabilità del trascinamento. Supporto molto robusto e sagomato in modo da essere indeformabile, per un posizionamento preciso e ripetibile della testina sul nastro allo scopo di minimizzare gli errori di azimuth.

Il modello top Z7000 è dotato di un sistema di calibrazione automatica computerizzata che adatta automaticamente bias, livello di registrazione interno ed equalizzazione a qualsiasi cassetta inserita prima della registrazione. La Z6000 non ha la calibrazione automatica, ma offre una completa possibilità di adattamento a qualsiasi nastro grazie ad una serie di regolazioni manuali accessibili dall'esterno e separate per ogni tipo di nastro (standard, cromo, metal). L'allineamento si fa abbastanza facilmente grazie ad un generatore di test-tone integrato usando come giuda le indicazioni dei vu-meter fluorescenti a 30 segmenti. Di fatto la calibrazione automatica o manuale è l'unica differenza di rilievo tra Z6000 e Z7000, che per tutto il resto si possono effettivamente considerare uguali.

L'elettronica è impressionante, probabilmente una delle elettroniche più complesse mai viste in un deck a cassette: tutto l'interno del case, di dimensioni decisamente consistenti rispetto a quelle di un apparecchio "comune", è assolutamente e totalmente pieno di schede montate in verticale e affiancate una all'altra. Nonostante l'incredibile quantità di piastre e cavi, l'interno è sorprendentemente ordinato e - come vedremo - ingegnerizzato in modo da permettere un accesso molto agevole per riparazioni e manutenzione: si riesce ad estrarre ogni scheda senza doverla scollegare dall'apparecchio, e una volta estratta si possono fare test e misure a macchina accesa e operativa senza rischi o difficoltà.

L'impressione ricavata dalla lettura della brochure della serie Z (no, non conosco il giapponese: si trova in rete anche una versione in inglese ma scannerizzata da un originale cartaceo in condizioni mediocri) è di avere tra le mani una macchina veramente notevole, peso e dimensioni indicano che una volta tanto le idee dei tecnici hanno prevalso su quelle dei commerciali (sintetizzabili in una sola parola: risparmio ), e armato della migliore disposizione d'animo ho messo il "mostro" sul banco da lavoro e ho iniziato ad esaminarlo in modo più approfondito.

Doverosa premessa: chi me lo ha consegnato ha precisato che il registratore è stato usato pochissimo a suo tempo (e si vede: sulle teste non c'è il minimo segno di usura, e i pinche roller non hanno sopra alcun residuo di nastro, neppure la classica ombreggiatura indicante che il nastro è comunque passato) ma è rimasto fermo e inutilizzato per almeno 30 anni. Sono tanti per qualsiasi oggetto elettronico, e lo sono ancora di più per uno composto da un mix di elettronica e meccanica. Sperare che sia ancora "nuovo" e perfettamente operativo, pronto per essere collegato ad un impianto e fatto suonare, è quindi ben poco realistico.

Considerando che 30 anni di fermo sono tanti ma non troppi, decido di provare a collegare ed accendere la macchina, Ecco una brutta sorpresa: due segmenti del display contanastro non funzionano. Potrebbe essere una cosa banale come un falso contatto o una rogna al limite anche non riparabile; impossibile dirlo senza fare qualche misura.

Il display non funziona come dovrebbe...

Andiamo avanti: metto una cassetta, premo PLAY e con un leggero rumore la meccanica si mette in moto. I meter indicano segnale su entrambi i canali, tuttavia il sinistro è muto. Un movimento del cursore del livello di uscita risolve il problema con scariche e rumori vari: potenziometro ossidato, nulla di grave.

Prova di registrazione: anche qui abbiamo i cursori di regolazione del livello rumorosi e con falsi contatti, ma probabilmente basterà una bella spruzzata di disossidante per rimettere tutto a posto. La piastra registra, anche se il suono non è un gran che. Selezionando le calibrazioni predefinite c'è un netto miglioramento, rimetto le calibrazioni manuali e giocando un po' con i trimmer esterni riesco a ottenere un risultato decisamente valido. La macchina è dotata di generatore di segnali interno e i vu-meter dovrebbero guidare l'operatore nella procedura, tuttavia seguendo le istruzioni del manuale si sente che qualcosa non va ed è necessario spostare un po' alcuni trimmer. Anche qui nulla di grave: nei deck con l'oscillatore di calibrazione incorporato è facile imbattersi in questo difetto e altrettanto facile risolverlo.

In breve: qualche difetto dovuto alla vecchiaia e al non uso e un guasto che potrebbe rivelarsi una grana oppure no, ma sostanzialmente la macchina funziona e si può procedere con il restauro.

Chiaramente la prima cosa da fare è provare a sistemare il display. Il manuale di servizio, completo e dettagliato (per fortuna), mostra che tutta l'elettronica che controlla il contatore è contenuta in una sola delle varie schede che riempiono il case.

La Z6000 aperta

Esame del circuito: un microcontrollore programmato (e quindi non reperibile sul mercato in caso di necessità) gestisce tutte le funzioni del contatore, compreso memorie e locator. Le 4 cifre che indicano il tempo trascorso basandosi sulla velocità relativa delle due bobine e sulla durata della cassetta inserita (impostata dall'utente tramite appositi tasti) sono pilotate in multiplex; le uscite del micro passano attraverso dei driver a 8 canali che adattano il livello dei segnali 0-5V a quanto necessario per l'alimentazione delle griglie e degli anodi del fluorescente.

Se non funziona un segmento su tutte le cifre, le possibilità sono quattro, da quella banale a quella impossibile da risolvere:

Falso contatto in qualche collegamento (banale)
Guasto del driver di segmento (facilmente risolvibile)
Guasto dell'uscita del microcontrollore (risolvibile sotto certe condizioni)
Guasto del display (praticamente irrisolvibile)

Il guasto parziale del display è altamente improbabile: se si rompe un filamento o si incrina il vetro, il guasto è totale. Dovrebbe rompersi un collegamento interno, ma per come sono fatti i FL è cosa quasi impossibile: un colpo tanto forte da fare questo tipo di danno romperebbe direttamente il vetro.

I casi 1 e 2 sono quelli più frequenti... e naturalmente [la legge di Murphy non fallisce mai] il nostro guasto è il numero 3. Le uscite del processore sono fisse a livello 0, non pilotano il driver e correttamente i segmenti non si accendono. In realtà non sono totalmente andate: osservandole con l'oscilloscopio si vede un segnale di livello ridotto ma ancora distinguibile: qualcosa come 0.4V per lo stato 1 di segmento acceso. Lo si potrebbe sfruttare amplificandolo opportunamente, ma ragionandoci sopra si può pensare anche ad una soluzione più elegante e soprattutto non legata al segnale residuo che potrebbe anche scomparire del tutto se il guasto peggiorasse.

WARNING: quanto segue non è una soluzione di carattere generale applicabile a qualsiasi tipo di guasto analogo, ma dipende dalla combinazione di segmenti funzionanti e non. La condizione necessaria per poter procedere è la rappresentazione univoca di tutte le cifre con i soli segmenti rimasti, se ciò non si verifica è impossibile risolvere il guasto con questa tecnica.

L'immagine qui sotto mostra le cifre visualizzate sul display: in colore chiaro i segmenti funzionanti ed effettivamente accesi, in colore scuro i segmenti guasti, che dovrebbero essere accesi ma non lo sono. A fianco la nomenclatura standard dei segmenti da a a g, utile per il ragionamento successivo.

Cifre visualizzate con i segmenti guasti

La prima osservazione è che nonostante i segmenti guasti tutte le 10 cifre sono completamente riconoscibili: non esistono due rappresentazioni uguali riferite a numeri diversi. Questo è totalmente dipendente dai segmenti non funzionanti: se fosse stato inattivo il segmento centrale G, i numeri 0 e 8 sarebbero stati visualizzati entrambi come 0 e la soluzione che andiamo a studiare non sarbbe stata applicabile.

L'idea di base è in realtà molto semplice: dato che ogni cifra è identificata da una combinazione di 5 bit (i segmenti funzionanti) si può creare una tabella logica che metta in relazione questi bit con lo stato dei due segmenti inattivi e realizzare un circuito che la implementa. In termini pratici serve una rete di porte che decodifica le 10 cifre,e attiva i segmenti C e D quando necessario.

N.	Segmenti attivi (ingresso)					Uscite
	A	B	E	F	G	C	D
0	1	1	1	1	0	1	1
1	0	1	0	0	0	1	0
2	1	1	1	0	1	0	1
3	1	1	0	0	1	1	1
4	0	1	0	1	1	1	0
5	1	0	0	1	1	1	1
6	1	0	1	1	1	1	1
7	1	1	0	1	0	1	0
8	1	1	1	1	1	1	1
9	1	1	0	1	1	1	1

Si possono seguire varie strade per realizzare in pratica il circuito necessario:

- Un microcontrollore di fascia bassa (es. PIC16F88) che effettua in loop la scansione degli ingressi e genera le uscite corrispondenti. La soluzione è rapida e richiede un unico chip, ma trattandosi di un display multiplexato il processore deve essere in grado di seguire la scansione delle cifre con velocità sufficiente ad evitare la comparsa di segmenti-fantasma dovuti ai ritardi di generazione dei segnali necessari.

- Un PLD (p.es. GALCE16V8) che implementa direttamente la tabella sopra riportata. Necessita di conoscenze di PALASM e un programmatore compatibile con le GAL.

- Una rete cablata di porte AND-OR-NOT. Efficace ma complessa, occorrono numerose porte NAND e NOT.

- Ridurre ai minimi termini la tabella, semplificando tutte le combinazioni ridondanti o comunque non significative, e implementare la rete cablata.

La quarta opzione, in particolare, si può ridurre ai minimi termini considerando non le combinazioni in cui i segmenti C e D sono accesi, ma quelle in cui sono spenti che - come si può vedere - sono solo una per il C e tre per il D. Senza scendere nel dettaglio dell'analisi, i circuiti risultanti sono veramente molto semplici: una porta NAND, due inverter e due porte NOR in tutto. Sono sufficienti due integrati CMOS della serie 4000 per realizzare la funzione.

A questo punto si può mettere tutto su una basetta stampata contenente l'integrato driver di segmento originale e la logica aggiuntiva, disegnandola in modo da poter essere montata direttamente al posto del driver stesso. Ecco lo schema elettrico completo, sul PCB del tape counter è necessaria solo una minima modifica (un ponticello) per portare su un pin non connesso del driver l'alimentazione a +5V necessaria per la logica.

Schema elettrico completo, per ingrandire cliccare col tasto destro sopra l'immagine e selezionare "visualizza in una nuova scheda".

Circuito montato sul PCB al posto del driver di segmento M54517. Sulla schedina si trovano lo stesso M54517, un CD4001 e un CD4011.

Ed ecco il risultato: perfetto !

Display funzionante dopo la riparazione

Risolto il problema più grosso, si procede con il resto della revisione: per raggiungere e pulire i vari slider è necessario sganciare il pannello frontale - che supporta anche la meccanica - e rimuovere i vari castelletti metallici che sorreggono i potenziometri. L'operazione è abbastanza agevole: la struttura, per quanto complessa, è stata ingegnerizzata come si deve e lo smontaggio si compie in modo discretamente lineare. Colgo l'occasione per puilre dall'interno il display e il plexiglass, e per sostituire alcuni elettrolitici presenti sulla scheda del display stesso e sulla scheda della meccanica.

Riassemblato il frontale, mi armo di una buona dose di pazienza e procedo con il recap totale dell'elettronica. In realtà, come detto all'inizio, non è strettamente necessario: la macchina funziona e ha probabilmente meno di 40 anni, gli elettrolitici hanno ancora almeno un decennio di vita. Il fatto è che questa piastra mi ha colpito particolarmente, voglio sentirla suonare al massimo delle sue possibilità e sicuramente degli elettrolitici così attempati, pur non essendo guasti o a fine vita, presentano già alterazioni dei parametri principali e non sono al massimo delle loro possibilità.

I condensatori da cambiare non sono pochi, a spanne direi almeno 200. Fortuna vuole che quello che sembra un groviglio inestricabile di cavi sia in realtà un cablaggio abbastanza ordinato (dalle foto sembra incredibile ma è così) e soprattutto (ancora più incredibile) pensato in modo che ogni scheda si possa estrarre completamente dal telaio principale mantenendola collegata a tutto il resto dell'apparecchio. In pratica è possibile sostituire tutti i condensatori presenti senza dover scollegare nulla o quasi; solo in qualche caso ho preferito staccare alcuni connettori per non rischiare di toccare qualche filo con la punta del saldatore.

Leggermente più laborioso il recap dell'alimentatore, che pur non obbligando a scollegare nulla ha richiesto lo smontaggio del pannello posteriore.

Una osservazione: quando si smontano tanti condensatori, può capitare che in un momento di distrazione uno venga montato al contrario con conseguenze facilmente immaginabili: nei casi peggiori al momento della riaccensione il condensatore esplode (letteralmente), altrimenti crea malfunzionamenti e disturbi spesso difficili da individuare e costringe a un riesame dettagliato di tutte le schede. In questo apparecchio le serigrafie sono molto dettagliate e riportano il verso di connessione di tutti i condensatori polarizzati, riducendo molto il rischio di errori.

Alimentatore smontato, fotografato prima del recap.

Z6000 a fine lavoro. Notare i numerosi elettrolitici rossi (Wurth Electronics) che hanno sostituito i condensatori originali vecchi di 40 anni.

Prima accensione: che ci crediate o meno ha funzionato tutto al primo colpo ! Davvero, per un attimo sono rimasto basito anch'io: nessun condensatore montato al contrario, nessun cavo rimasto scollegato, nessun connettore staccato, succede di rado ma ogni tanto succede. Ed è una notevole soddisfazione.

Il ritocco delle tarature potrebbe destare una certa preoccupazione, vista la notevole quantità di trimmer presenti. Fortuna vuole che in fabbrica avessero già fatto un ottimo lavoro di base e che il lavoro necessario si sia risolto in un paio d'ore tutto compreso.

Si inizia con una messa a punto fine dell'azimuth con un nastro di riferimento, poi la verifica di livelli ed equalizzazione di playback che per fortuna sono già precisi e non richiedono ritocchi. In registrazione ho messo a punto bias e livelli sui dei nastri standard (TDK AD e SA per tipo 1 e 2, Sony Metal-XR per il tipo 4), poi ho sfruttato queste regolazioni - fatte ovviamente con strumentazione esterna - per mettere a punto le indicazioni dei meter in modalità di calibrazione manuale.

A questo punto la revisione è terminata, e si può passare alla prova vera e propria del deck.