Techniek - Geslaagde reparatie (dacht ik) van een JVC GY-HM100 videocamera
Woord vooraf
Deze camera is bepaald de jongste niet meer, maar ik besloot toch een poging te wagen. De hoofdreden is simpelweg dat deze camera nog met CCD's uitgerust is, wat bij het opnemen van bliksem veel beter werkt dan de (tot nog toe) vele CMOS-sensoren die niet gecompenseerd worden voor het rollende-sluiter effect.
Zeker is dat professionele ervaring me geholpen heeft in het (zo dacht ik) vinden van het defect, al dank ik ook de leden van het Circuits-online forum. Het tweede probleem keerde echter na een maand of wat weer terug en is nu moeilijker op te sporen.
Het probleem... Stofjes en een weigerend ND-filter
Het begon met een stofje op een lens aan de binnenkant in mei 2018. Hoe zichtbaar dat was hing af van de iris-instelling, montage-technisch kon ik er nog wel omheen werken en omdat ik de camera dan vervolgens alleen nog voor bliksem zou gebruiken, deerde het me niet zoveel. (de haren rechtsboven in beeld zijn van de plopkap die bij het uit de tas halen van de camera nog wel eens naar voren schoof)
Toen een jaar later een stofje op een lens-element van de optische stabilisatie terecht kwam (waardoor bij filmen uit de hand dus een vlekje door het beeld danste) was ik minder blij.
Toen in augustus 2020, tijdens opnames van een onweer overdag het ND-filter spontaan in- en uit begon te schakelen, zonder duidelijke aanleiding zoals hitte, kou, beweging of toename in stroomverbruik door in- of uitzoomen, werd het aantal defecten me wat te gortig.
Ik had de camera al eens geopend om te kijken of er visuele schade was, maar niets gevonden. Het ding ging aan de kant en ik kocht de (min of meer) opvolger. Maar ja, ik had nog 4 relatief goede accu's, het ding gebruikte CCD's, ik was tevreden met Full-HD als resolutie en de camera was gewoon lekker handzaam, zeker vergeleken met de opvolger, die toch wat lomper was dan ik had verwacht.
Voordat ik 'm openschroefde besloot ik eerst te kijken of de camera nog werkte. Dat deed 'ie, maar het probleem was nog erger geworden. Nu schakelde het ND-filter standaard in en reageerde totaal niet meer op de schakelaar. Open ermee!
Reparatie-handleiding erbij, openen en op zoek
Met de handleiding erbij schroefde ik de camera open. Ik kom met proberen ook een heel eind, maar zo kon ik vooraf de schema's bestuderen en een inschatting maken van de kans op succes.
Aanknopingspunten:
- Het probleem was spontaan opgetreden, was temperatuur-onafhankelijk en werd langzaam steeds erger
- Zodra het probleem optrad had bedienen van de ND-schakelaar geen effect meer
- Bij bedienen van de schakelaar veranderde de melding 'ND' in het scherm wel met de stand van de schakelaar
Dat laatste gaf aan dat de schakelaar juist uitgelezen werd, maar het verderop misging. Vooropgesteld dat de melding in het scherm en daadwerkelijk aansturen van het filter via dezelfde uitgang geregeld werd, was de processor dus geen verdachte.
Vooral het spontaan optreden en steeds erger wordende kwaal, deed me slechte solderingen of een verlopen onderdeel vermoeden, wat gezien de leeftijd én het feit dat de camera in Kyiv een golf pekelwater over zich heen heeft gekregen, niet zo raar zou zijn.
Optisch blok en analog-board
Via de handleiding kwam ik uit bij het optische blok. Daar zit de spoel die het filter op en neer beweegt. Als die defect zou zijn, zou de reparatie hier eindigen, want dat is niet te repareren.
Om de spoel te testen bouwde ik alle motoren voor zoom, belichting en focus uit. Dat is helaas als 1 geheel samengebouwd en daardoor verschrikkelijk kwetsbaar. Bij verwijderen sprong helaas 1 veertje weg, daarover later meer.
Omdat bij het openen van de camera een klein plastic pinnetje naar buiten viel, wat zomaar eens een aandrijfpal van een mechaniek kon zijn, besloot ik het ND-filter mechaniek te openen.
Dat was griezelig priegelen omdat daarbij ook het iris-mechaniek volledig geopend wordt (iedereen die dat als kind wel eens gedaan heeft en de flinterdunne metaalblaadjes weer op z'n plek heeft geprobeerd te krijgen, weet hoe moeilijk dat is).
De aandrijving bleek in orde en werd dan ook snel weer gesloten.
Met de voeding op 5 Volt en een 1 kilo-Ohm weerstand in serie ging ik de contacten van de spoel te lijf: duidelijk zichtbaar werd het ND-filter heen en weer bewogen bij constant ompolen van de spanning. De spoel was het probleem dus niet. Ook de aansluitingen van de connector naar de spoel toe waren intact.
Daarop bleef het analog-board over: hier zat alles ter aansturing van het ND-filter. Eerst werd de verbinding tussen optisch blok en analog-board doorgepiept, omdat daar nog een connector tussen zat. Ook daar geen onderbrekingen. Ik vond een manier waarop de camera ver genoeg in elkaar zat om veilig te kunnen testen, terwijl ook de print goed bereikbaar bleef.
De camera werd ingeschakeld en ik ging duwen op de print. En verrek, bij het duwen op IC4851 schoot het ND-filter ineens omhoog en reageerde weer op de schakelaar en dat was een van de hoofd-IC's voor de aansturing van het filter.
Stopte ik met duwen, dan bleef het even goed, waarna een klikje duidelijk maakte dat het filter net zo snel weer inschakelde. Professionele ervaring had me inmiddels geleerd dat duwen op onderdeel A absoluut niet betekent dat daar het probleem ook zit, dus ging ik voor een rigoreuze aanpak.
Een microscoop-inspectie op m'n werk bracht al aan het licht dat de solderingen van menig onderdeel aan beide zijdes van de print bepaald niet best waren. Zo erg zelfs dat ik niet eens specifieke onderdelen ging doorsolderen, maar álles. Ik spoot de hele print vol met flux en begon aan het hersolderen.
De flux die ik heb is helaas erg kleverig na gebruik en moeilijk te verwijderen. Daarom goot ik het grootste cupje van m'n airbrush vol met alcohol en schroefde de druk maximaal op en spoot zo de hele print schoon met 6 bar. Niet-ESD veilig, maar ja.
Daarna werd de print weer gemonteerd en alles verbonden en: jawel, hij doet het weer!
Maar de pret was van korte duur. Een dag later was het probleem weer terug en hielp duwen op het eerstgenoemde IC niet meer. Sterker nog, duwen hielp helemaal niet meer.
Echter, als ik een weerstand (R4853) raakte met een meetpen, pincet of schroevendraaier, hoorde ik de ND-spoel flink ratelen, een teken dat ik brom introduceerde in het op-amp circuit.
Daarna reageerde het ND-filter weer netjes op de schakelaar, met het nadeel dat dat dan ook uren zo bleef. Na een uur of 12 of langer wachten trad het probleem weer op, wat het foutzoeken en meten er niet makkelijker op maakte.
Onderdelen verwarmen, met resultaat
Tot ik op een dag wat met m'n hetelucht-station aan de gang ging. Bij een temperatuur van 150 graden ging ik de print te lijf terwijl de camera aanstond. Bij IC4851 in de buurt schakelde het filter weer netjes uit, om bijna direct na verwijderen van de spuitmond weer (onterecht) in te schakelen.
Ik schroefde de kleinste spuitmond op het luchtpistool en ging opnieuw aan de gang. Toen kon ik zo gericht zoeken dat C4855 als bijna enige verdachte overbleef.
Met het heteluchtstation kon ik het filter praktisch aan- en uitzetten door er slechts even overheen te waaien met de hetelucht.
In het schema staan ook 2 weerstanden getekend die net zo goed verdacht kunnen zijn. Maar van keramische condensators in SMD-formaat (geen idee hoe dat met de varianten met pootjes zit) weet ik dat ze relatief vaak intern kortsluiting kunnen oplopen.
Meetdraadjes die ik over de RC-combinatie soldeerde om te kunnen meten wat er met de voedingsspanning gebeurde, hadden weken geen nut: de camera bleef werken.
Na een week of 3 - in de tussentijd werd ik even geweldig ziek - was het probleem terug.
Meter aan de draadjes gehangen en jawel: 0 Volt. De weerstand of condensator was dus kortgesloten.
Omdat hersolderen tot nu toe niet had geholpen en hitte een zeer duidelijk effect had, ging ik voor de condensator. De twee weerstanden (R4852 en R4853) verving ik uit voorzorg.
Zowel de condensator in 0603 formaat als de weerstanden in 0402 formaat, moest ik bestellen: ik heb veel liggen, maar deze niet.
Onderdelen vervangen
Het vervangen was nog niet makkelijk en ging veel moeizamer dan ik had verwacht. Het (relatief) kleine massavlak waar de linkerkant van C4855 mee verbonden was slurpte zodanig veel warmte weg dat ik met m'n heteluchtstation behoorlijk moest stoken.
Het nadeel was dat de luchtstroom op z'n laagst stond, om te voorkomen dat ik onderdelen in de omgeving weg zou blazen. Helaas blies ik toch een weerstandje (R9024) los. Godzijdank bleef 'ie aan een eilandje hangen en was ik 'm niet kwijt.
Na het uiterst voorzichtig reinigen van alle eilandjes met flux en litze, soldeer ik eerst R9024 weer op z'n plek.
Naast een 0402 weerstandje is een klodder flux al snel gigantisch...
En daarna twee nieuwe SMD-weerstanden op de juiste plek krijgen. Dat heb ik niet met m'n gullwing-punt gedaan omdat die gewoon te grof is. Het weerstandje wordt er praktisch in opgezogen als ik niet uitkijk.
Ja, die liniaal eronder toont halve millimeters. Ik heb ze overigens zonder loep op hun plek gekregen. Uiteraard met een pincet, maar zelfs dat extreem fijne pincet was eigenlijk te grof.
Daarna was het de beurt aan de (relatief) grote condensator. Die deed ik bewust als laatste om te zorgen dat ik er zo min mogelijk last van had met het monteren van de weerstanden.
Het is niet m'n mooiste SMD-werk, maar het gebrek aan een goede gullwing-punt hiervoor helpt niet mee. Flux doet een hoop, maar niet alles.
Daarna werd de print goed gereinigd en alles voor een eerste test samengebouwd. Gelukkig deed het ND-filter het prima.
Opvallend detail: de opstartprocedure van de camera is ietwat veranderd: voor de reparatie schakelde het filter enkele keren langzaam in en uit (ik vermoed een zelftest van de processor), nu is het een snelle opeenvolging van klikjes. Ook lijkt het bedienen van de schakelaar nu een steviger tik te veroorzaken dan voor de reparatie. Maar dat zou ook gewoon verbeelding kunnen zijn.
Horde 2: de stofjes en veertjes
Nu kwam het griezeligste: het optische blok openen om de stofjes van de lenzen te halen en ook een veertje terug te plaatsen. Dat veertje was bij het verwijderen van de totale aandrijf-eenheid weggesprongen.
Met een diameter van 1 millimeter en slechts 4 millimeter lang bood mijn verzameling kleine veertjes helaas geen vervanger.
Wel bleek ik verenstaal van dezelfde diameter (0,15 millimeter) als het originele veertje te hebben, geen idee meer waar ik het ooit voor gekocht heb. Een stukje messing buis van de juiste diameter klemde ik in de schroefmachine. Volgens mij heb ik het verenstaal vastgeklemd aan het buis of zo, ik weet het niet meer.
Daarna liet ik de schroefmachine draaien waarbij ik het draad zelf zo goed mogelijk geleidde en er een trekveertje van draaide. Dat deed ik bewust veel te lang, omdat het zeer moeilijk bleek om er nette oogjes aan te maken.
Nou, ik ben niet ontevreden! Het origineel (onder) en m'n zelfbouw-veertje boven naast een liniaal gefotografeerd. Het zelfbouw-exemplaar heeft inderdaad een paar windingen extra, maar dat was zonder microscoop ook bijna niet te zien.
De oogjes zijn minder netjes, maar zonder speciaal gereedschap is dat ook ondoenlijk goed te krijgen. De lengte was op tienden van millimeters na gelijk en dat was het belangrijkste.
Stofjes verwijderen: optische blok en stabilisatie-blok uit elkaar
Om de lenzen stofvrij te krijgen had ik het deel met de getroffen lenzen al eens grondig van buiten geïnspecteerd. Het is het deel waar de optische stabilisatie in plaats vindt en omdat ik geen idee had hoe het in elkaar zat, wou ik geen risico lopen op wegspringende zaken of een lenzenstelsel dat ik nooit meer in elkaar kreeg.
Links en rechts aan het begin van het lensblok is de boel magnetisch en gezien de flexprinten die daar ook heen lopen én de duidelijke waarschuwing in de reparatie-handleiding om hier geen (pers)lucht te gebruiken, vermoedde ik een moving-coil principe: aan de lens zit een spoel die met flexibele verbindingen verbonden is en in een magnetisch veld draait en zo de lenzen corrigeert bij beweging.
Het scheiden van het stabilisatie-gedeelte van de rest bleek niet moeilijk: met twee schroefjes (en losmaken van de flexprint-connector) was het al gepiept. De rest van het optische blok werd veilig weg gelegd in een zo goed mogelijk stofvrij gemaakte plastic zak.
Met aan beide kanten de 2 schroefjes van de magnetische metaalplaatjes verwijderen, kon ik de (verrassing!) spoelen verwijderen. De lenzen zijn uitgerust met een magneet (en een sterke ook!) en draaibaar rond een pin in het stabilisatie-blok gemonteerd.
Met het verwijderen van de twee schroefjes van de flexprint-connector aan de onderzijde kon ik het elektronische gedeelte scheiden van de lenzen zelf. Die schroefjes waren ook de laatste bevestiging van de twee kunststof helften waar de lenzen in draaien.
En dan hou je dit over. Ik ben niet snel nerveus, maar heb dit klusje echt met trillende handen zitten doen, bang om het te verpesten.
De lenzen heb ik eerst gereinigd met een doekje en alcohol, maar tegen de tijd dat ik 1 lens stofvrij en weer teruggeplaatst had en aan de tweede begon, had de eerste weer een stofje opgelopen.
Omdat er geen tere draadjes van spoelen te zien waren en ook de lens-montage in de draaibare houders me robuust genoeg leek, heb ik gedaan wat in de handleiding afgeraden werd en m'n airbrush op 5 bar ingesteld en daarmee de lenzen schoongeblazen. Het was anders niet te doen.
Ik vermoed dat het perslucht-verbod te maken heeft met het risico stofjes in de lagers van de lenzen te blazen.
Na het schoonmaken weer in elkaar. Dit geeft goed aan hoe mooi dit in elkaar valt. Het stabilisatie-blok werd daarna veilig weggelegd in een zo goed mogelijk stofvrij gemaakte plastic zak.
Veertjes terugplaatsen...
Daarna was het tijd voor het plaatsen van het veertje. Daarvoor moest het CCD-blok los: dat zijn acties die ik liever vermijd, omdat de uitlijning hiervan vaak erg kritisch komt en demontage vaak afgeraden wordt (zo ook in deze).
Wat doen die veertjes precies? Het zijn zogenaamde backlash-compensatie veertjes. Eigenlijk elke mechanische aandrijving heeft een kortdurende tijd tussen het moment dat de motor gaat draaien en de uitgaande as van het mechanisme daadwerkelijk in beweging komt. Dat wordt backlash genoemd.
Bij tandwielen wordt er vaak een tweede tandwiel bovenop het eerste geplaatst, waarbij een duwveer de twee tandwielen ten opzichte van elkaar iets verdraait, zodat de tanden altijd contact maken met een worm.
In dit geval zit er iets speling tussen draaien van de motor en het daadwerkelijk in beweging komen van het zoom- of focus-mechaniek. Zonder het veertje kun je gewoon zoomen of focussen, tót de camera een schok naar voren of achteren ervaart. De halve millimeter speling is voldoende om (vooral) de scherpstelling volledig in de war te schoppen. Het veertje houdt alles strak met elkaar verbonden.
Het eerste veertje had ik wel gevonden en zat achter een stukje zwart pvc-achtig plakband. Nadat het CCD-blok verwijderd was en ik de ingang tot het tweede veertje zocht, had ik echt de handleiding nodig, want waar zat de sleuf voor dat veertje?
Het bleek dus een waanzinnig recht geplakt stukje mat-zwart plakband te zijn dat meer weg had van een grover afgewerkt stuk plastic van het gieten dan een stukje plakband.
Na het voorzichtig verwijderen ervan kon ik hier het veertje terug plaatsen. Het was ook tijdens deze operatie dat ik me tegelijkertijd afvroeg hoe het veertje in vredesnaam weg heeft kunnen springen, want het kan praktisch geen kant op.
Overigens plaatste ik hier het originele veertje. De andere sleuf is gemakkelijker te bereiken mochten er toch problemen optreden.
En zo zat ook het zelfbouw-veertje voor de zoom-motor weer op z'n plek. Nou, ik ben écht niet ontevreden! Het oogje rechts had net iets minder 'lang' mogen zijn, maar het werkt en dat is het belangrijkste.
Wel opletten geblazen is de stand van de mechanieken: beide 'hendeltjes' die de lens-elementen bewegen hebben ook nog een uitstekend pennetje dat precies in het aandrijvende gedeelte valt.
Zodra je de motoren uitneemt, moet je zorgen dat beide lens-elementen en dergelijke weer op de juiste plek 'staan' voor je de motoren terugplaatst. Doe je dat niet, loop je echt de kans op schade.
CCD-blok en stabilisatie-blok werden weer tot 1 geheel samengesteld, om daarna de camera weer voor een test in elkaar te schroeven. Helaas bleek ik 1 schroefje van de montage van het CCD-blok kwijt te zijn, een nogal speciaal type dat ik echt niet in m'n rommelbakje met vage schroefjes had liggen.
Een schroefje van de juiste lengte, een M2-ringetje en een stukje krimpkous om dezelfde verdikking te krijgen als het origineel, was voldoende om het op te lossen.
En jawel, alles doet het nog. Natuurlijk kwam er, kort nadat ik de camera bijna volledig in elkaar had zitten, weer een stofje op een van de lenzen in het stabilisatie-blok. Wéér open dus.
Daarna vergat ik een metalen beugel, waarvan ik de locatie alleen met de handleiding erbij kon terug vinden, dus moest er nogmaals vrijwel overnieuw begonnen worden.
Status: gerepareerd en stofvrij
Maar... geen stofjes meer! De lens is stofvrij, al vraag ik me af hoe lang dat duurt. Stofvrij werken kan ik immers niet en sinds ik weet hoe het lensblok in elkaar zit, met wat sleufjes hier en daar, weet ik ook dat er opnieuw stof in kan komen.
En weer volledig in elkaar. Geweldig dat het is gelukt en weer wat ervaringen rijker!
Reparatie geslaagd!
24-04-2023: Nou... toch nog niet helemaal...
Nadat ik eigenlijk alle functies wel had getest, onderwierp ik de camera nog aan wat praktijktesten. Een aantal keer luisterde ik mee met de microfoon, maar enkele keren niet. Toen bleek (natuurlijk) bij monteren van de opnames dat er nog een storing in het audiodeel zat.
Dus, camera gepakt en eerst de handgreep met XLR-aansluitingen en potmeters voor volume-regeling daarvan, gedemonteerd en een opname gemaakt met de interne microfoons.
Dat ging prima, dus handgreep er weer op en toen was het probleem gemakkelijk te reproduceren: de potmeters bleken niet alleen flink te kraken (wat te verwachten was), maar bij duwen tegen het instelwieltje, het contact zelfs volledig te verliezen. Er tussenin werd audio sterk gedempt opgenomen en kraakte het verschrikkelijk. Dus de handgreep openen en kijken of ik daar wat aan kan doen.
Ik begon (uiteraard) bij de potmeters: de solderingen daarvan waren, op z'n zachtst gezegd, niet best meer. Zelfs zodanig dat ik me bij het kanaal dat het meeste problemen gaf (links) verwonderde dat de potmeter nog vast zat. Helaas kreeg ik het niet goed op de foto, een microscoop staat op de planning.
Verwijderen van de potmeters leek me lastig. Ik vermoedde dat ik met mijn beperkte gereedschap de potmeter volledig zou doen smelten en omdat het waarschijnlijk een flinke zoektocht naar het juiste type zou worden zag ik vervanging niet zitten.
Met desoldeerlitze en flux heb ik daarom vanaf de zijkant zoveel mogelijk oud tin weggezogen om daarna met flux alles opnieuw te solderen, beter werd het gewoon niet.
Vervolgens zag ik de schakelaars... nou, daarvan was het écht een klein wonder dat die nog contact maakten! Van vrijwel elke schakelaar waren de solderingen zo rot dat de pootjes duidelijk te onderscheiden waren van het soldeertin er omheen.
Omdat de uitlijning hiervan zo kritisch komt, heb ik ook deze niet verwijderd, maar wederom met litze en flux het oude tin weggezogen.
Dit overigens wel eerst bij 1 pootje, om dat vervolgens opnieuw te solderen, om te voorkomen dat de schakelaar alsnog los zou komen na verwijderen van het tin.
Omdat de potmeters en schakelaars gevoelig zijn voor indringing van vloeistoffen, heb ik dit keer geen airbrush gebruikt om de fluxresten te verwijderen, maar gewoon een kortgeknipte kwast gedrenkt in alcohol en een doek.
Daarna alles weer in elkaar en tot slot een testvideo om te kijken of echt álles werkt. De geluidsproblemen zijn verleden tijd.
01-07-2023: Toch nog niet helemaal (2)...
Tijdens het filmen van iets korts, was het, vlak voor ik de camera uitschakelde, tóch weer raak: klik! En ingeschakeld was het ND-filter weer, zonder dat dat te beïnvloeden was met de schakelaar.
Het ding ligt nu weer open en ik ga er nógmaals naar kijken. Ik weiger mezelf zomaar gewonnen te geven!
Het voordeel is dat ik nu macroringen voor op m'n camera heb waardoor ik betere foto's kan nemen van de erg kleine onderdelen.