Mijn Yamaha CS 60 restauratie

[Emanuel23]

Dacht dat het een mooie zaak zou zijn om dit te delen hier.

Ik kocht deze CS 60 een tijdje geleden, hij stond te verkommeren ergens in een hoekje onder een heuse laag stof.
Er kwam geen jota muziek uit; enkel bliepjes, distortie, atonale kronkels, gewoon chaos.
Het beestje stonk naar rook, en was stoffig en vuil binnenin.

Ondertussen heb ik er 4 maand op en af aan gesleuteld; de synth is grotendeels uit elkaar gegaan, werd compleet gereinigd en recapped, en zit momenteel terug voor 80 % ineen.
Elk onderdeel staat proper, elke toets ging eruit, het metaalwerk is nog bij de specialist om op te chromen en anti-roest te behandelen, en de kist zelf is zo net als het maar kan.
Wat er precies gebeurt is komt de komende weken hieronder te staan in aparte posts om het overzichtelijk te houden.

Elektronisch gezien is hij dus helemaal recapped - behalve de voice boards; dat gebeurt binnenkort.
Dus elke elektrolytische cap is vervangen door een nieuwe en degelijke elco.
Zelfs de ceramische caps zijn vervangen; naar het schijnt gaan de originele 100 jaar mee, maar ik wou zeker zijn.
De logical chips die nog leverbaar zijn werden vervangen door nieuwe, meer stabiele exemplaren op DIP sockets.

Qua modificaties is elke jack connector vervangen door een gold plated Neutrik TRS.
Dit staat bijzonder strak - zie foto's later.

Ik wacht momenteel op Mouser die een lading caps brengt om nieuw leven te blazen in de 8 voice boards.
Dan rest er enkel nog het reinigen van de faders en - diepe adem - de power up voor de eerste maal.
Ik ben voorbereid op het ergste, het kan allemaal voor niks zijn geweest, maar tezelfdertijd heb ik goeie hoop op een happy end.

Zoals velen droom ik van een CS 80, en deze 60 brengt me in dat vaarwater.
Hopelijk vind ik ooit een CS 80 die ik met evenveel passie kan restaureren!

 

[GentleG]

meer foto's graag

 

[Emanuel23]

meer foto's graag

Deze komen er aan!
Ik heb veel gefilmd ook, de video beelden echter zijn voor later.
De foto's komen allemaal hieronder in de volgende posts te staan.

 

[Emanuel23]

​​​​​ALGEMENE RESOURCES

Eerst en vooral wil ik mijn respect betonen aan de mensen die dit avontuur mogelijk maakten.
Een CS 60 beschouwde ik namelijk niet als een waardig alternatief voor de CS 80, tot ik me er in verdiepte.

Ik keek ook op tegen de restauratie van deze dinosaurus synth, en realiseerde me tezelfdertijd dat die op zich peanuts is in vergelijking met de exponentieel nog méér ingewikkelde CS 80.
Maar die klank, man die klank .. Waar een wil is is een weg; wat een onmogelijk avontuur leek van op afstand werd stap per stap ontkracht en bleek haalbaar dankzij de mensen en hun links hieronder.

Ik moet er noodgedwongen bij zeggen dat ik een technische opleiding volgde, en van jongs af aan ervaring heb met solderen en creatieve projecten.
Onlangs restaureerde ik een paar Juno 60's, dus de toon was gezet en het huiswerk gemaakt.
Wat ik wil zeggen is: begin hier ajb niet aan met twee linkerhanden; en niet om de minste reden omwille van de gevoelige custom chips.
Deze op maat ontworpen Yamaha chips zijn veel geld waard en niet meer te verkrijgen, dus het laatste wat je wil doen is deze om zeep helpen.
Bovendien zijn de CS synths houten dozen met weinig metaal; verlies spanningen, stroomstoten en ESD kunnen nergens naartoe.
Deze concentreren zich dan maar op - ja raadt het - die bijzonder gevoelige custom chips.
De spreuk "Knock on wood" helpt niet in dit geval, integendeel !! lol
Zelf houd ik mijn hart vast of de chips in mijn CS 60 effectief nog werken .. en dat weten we binnen 14 dagen.

De volgende video's van Youtube gebruiker GOLT ! waren instrumentaal in deze restauratie.
Met name de eerste video bruist van de informatie betreffende werkwijze, opbouw, recappen, ESD etc.
1. https://youtu.be/r47y4r5g66U
2. https://youtu.be/MhR8SaOJ8hM
3. https://youtu.be/f0dO7kHlamQ

Service manuals zijn hier te vinden:
4. https://www.synfo.nl
5. http://therogoffs.com/cs80/

Goeie algemene informatie staat hier:
6. http://www.cs80.com/

User video's van CS 60 gebruikers:
7. Mathew Jonson: https://youtu.be/NlPmvw4_uVY
8. Raymond Castile: https://youtu.be/oOnnifIRsM8


In m'n volgende post ga ik dieper in op de PSU.
Tot gauw!

 

[Emanuel23]

POWER SUPPLY

In geval van deze CS 60 ging het voornamelijk om het recappen van de PSU, daarna calibreren.
Ik heb het geluk hier vrij licht over te kunnen gaan want de rest van de PSU werkte prima.
Was er een transistor of opamp defect, dan was het een ander verhaal.

Opletten bij calibratie; enerzijds wil je dit doen zonder dat de PSU verbonden is met de rest van de synth, anderzijds moet het sensing circuit van de PSU verbonden zijn, anders gaat deze defect.
Zie de eerste video van GOLT ! met bijzonder informatieve werkwijze hieromtrent: https://youtu.be/r47y4r5g66U
De vier outputs die te checken zijn: +15,0 V // -15,0 V // +8,5 V // -6,5 V

Deze caps werden vervangen:
- 2x 3300u/35V ==> 4700u/50V (zo groot mogelijk genomen om de ripple te verminderen)
- 2x 1000u/25V ==> 1000u/50V
- 1x 22u/16V ==> 22u/100V
- 2x 220u/16V ==> 220u/63V
- 2x 220u/25V ==> 220u/63V
- 2x YW 102K (= 1000p ceramisch) ==> 1000p ceramisch

De elco's hierboven vermeld zijn allemaal van het polaire type, ze hebben dus een (+) en een (-).

Bij het selecteren van vervangende caps is de algemene regel dat je je aan de capaciteitswaarde moet houden.
Het voltage daarentegen kan je gerust een stap hoger kiezen.
Ook de temperatuur indicatie kan je gerust hoger nemen bv. 105° i.p.v. 85°; dit zou de levensduur van de cap bevorderen.

Het paar 3300u/35V elco koos ik op aanraden van Golt! echter een dikke stap hoger ook in capaciteit namelijk 4700u/50V, en dit omwille van het verminderen van de ripple van de PSU.

Qua merk van de elco's koos ik Nichicon en Panasonic, en qua specs ging het over "low ESR" of "audio grade".
Hier ben ik waarschijnlijk te naïef in, het ding is dat er veel keuze is dus je moet ergens de streep trekken.

Let er op dat de elco's wat betreft footprint passen op het PCB; een hoger voltage betekent vaak een dikkere cap (grotere diameter), en die plaats is er niet altijd.
In het geval van een oude synth is dit meestal geen probleem want elco's waren vroeger groter dan de alternatieven nu.
Het PCB van de PSU van een CS 60 zit echter nauw ingeklemd tussen kabels en koelvinnen; let dus ook op de HOOGTE van de elco's.

Ceramische caps gaan naar het schijnt veel langer mee dan elco's; deze laatste lekken over tijd, met name de oudere types, en dat is de reden waarom we recappen - al is het preventief.
Maar dus het vervangen van die ceramische kan je eigenlijk terzijde laten.
Perfectionistisch als ik ben doe ik het wel .. als iemand meer weet hieromtrent, raad is meer dan welkom.

Genoeg woorden, hier zijn de foto's:

De originele PSU:

Schetsblad voor polarisatie en locatie (samen met de schema's van de service manual ter confirmatie):

De originele caps:

De recapped PSU:

 

[Emanuel23]

TOETSEN (1)

Het is relatief eenvoudig om de toetsen van een CS 60 te demonteren:
1. De veren achteraan weghalen,
2. de toetsen voorzichtig uit het harnas tillen - eerst de witte toetsen, dan de zwarte (zie verder).

Met de toetsen weg is er de mogelijkheid om het toetsenbed te reinigen en eventueel vilt te vervangen waar nodig.

Aan de onderkant van het toetsenbed zit een langwerpige styrofoom kap die de contacten afschermd.
Ik kon mijn ogen niet geloven toen ik deze kap verwijderde; behalve wat stof pluisjes waren de contacten zo goed als nieuw!
In het andere geval is dit het moment bij uitstek om de contacten te reinigen.

Ook ideale timing nu om te checken of het aftertouch mechanisme werkt.
Het mechanisme hier zat namelijk geblokkeerd.

Aftertouch van een CS 60 is monofoon, en is op een fascinerende old school wijze geïmplementeerd: het doordrukken van de toets vertaald zich via een horizontale bar, gelegen onder de voorkant van de toetsen en strekkende over de volledige lengte van het toetsenbord, naar een ijzeren vlag die voorbij een lichtbron beweegt. De beweging van deze vlag beïnvloedt hoeveel licht er valt op een foto receptor aan de andere kant van de vlag, wat op zich omgezet wordt naar een weerstandswaarde.

De aftertouch bar is hieronder links te zien; het is de ononderbroken rode vilten strip:

De vlag aan het andere uiteinde van de mechaniek was hier blijkbaar uit zijn hok geraakt en zat vastgelopen aan de rechterkant op de omhulzing van de foto receptor.
Dit was snel verholpen, alleen heb ik van deze interventie jammer genoeg geen foto's.
Wel nam ik een video van hoe het mechanisme werkt:
https://youtu.be/2ojnI81WHT0

 

[Emanuel23]

TOETSEN (2)

Bij de restauratie van een keyboard geef ik de toetsen steeds een bad.
Ze worden grondig gereinigd met ontvetter, spons en tandenborstel, en verschillende keren gespoeld.

Ook de veertjes kregen een bad in ontvetter (Simple Green, Dreft etc.).
Deze veertjes zijn zwart voor de zwarte toetsen en goudkleurig voor de witte, een knap detail wat de bouw er alleen maar mooier op maakt.
(Het toetsenbord van een CS 60 is zonder meer de mooiste synthesizer toetsenbord mechaniek die ik al ben tegen gekomen.)

Naast de indicatie van om welke toets het gaat - A, B/E, C/F, D, en de unieke top C - zijn de toetsen genummerd.
In mijn geval ging het over 5x #11, 5x #12, en dan verschillende aantallen 13, 23, 24, 33, 54, 64 etc.
De zwarte toetsen hadden nummers #41 ~ 44, met verschillende aantallen van elk.
Niets van logica in deze nummering m.a.w. en ze zijn ook niet gewogen, noch onderling verschillend.
Lang verhaal om te zeggen dat de nummers er niet toe doen - en dit werd ondertussen bevestigd via Sam van Syntaur.

Terug assembleren wijst zichzelf uit, met die verstande dat je eerst de zwarte toetsen dient te installeren, en pas daarna de witte.
Dit omdat de zwarte toetsen achteraan een extra stukje plastiek hebben die onder de witte toetsen haken.

Indien sommige toetsen te dicht bij elkaar zitten kan je de metalen naar-boven-gerichte haakjes van het toetsenbed voorzichtig buigen in de juiste richting.
(Was bij deze CS 60 niet nodig.)

Voor extra info heeft GOLT! dit alles ook piekfijn gedocumenteerd:
https://youtu.be/MhR8SaOJ8hM

 

[MeneerJansen]

 

[SmartBits]

Mooi om te lezen, knap gedaan!

 

[krautrock1958]

Mooi hoor als je technisch genoeg bent om dit zelf aan te pakken.
Ik ben benieuwd wat je aan het einde bij elkaar kwijt bent aan kosten die je maakt en wat ie dan bij elkaar met de koop je gekost heeft?
Succes met het vervolg!

 

[Emanuel23]

Dank voor de positiviteit

Willem; de elektronische componenten schat ik rond de €250 Euro tot dusver, de onkosten + shipping + het heen-en weer gerij een kleine €140 Euro, en het opfrissen van het ijzerwerk zal neerkomen op een 500 Euro ex btw. De werktijd loopt op richting de 100 uur in totaal; aan het tarief van een professionele herstellingsdienst koop je met die service kost alleen al een CS 60 op zich - en dat is zonder de kosten van hierboven gerekend, laat staan de aankoop van de defecte CS zelf (prijs houd ik privé). Gelukkig kon ik dat allemaal vermijden, anders had ik er beter eentje tweedehands uitgezocht. De rekening kan nóg oplopen in geval de zeldzame Yamaha chips uiteindelijk niet blijken te functioneren, dus fingers crossed dat alles gewoon werkt zoals het hoort.

Mouser kwam vandaag toe, er zijn 200 caps te desolderen en solderen:

 

[Emanuel23]

SH BORD

Het Sample Hold bord bevindt links onder het toetsenbord.
En dat toetsenbord scharniert rechtop zodat je aan deze PCB kan, hoe cool kan je het bedenken:

Het SH bord ontvangt noot-signalen van het KAS bord (zit er rechts naast) en distribueert deze naar de voice boards.
Dit PCB bevat 8 identieke circuits, 1 voor elk van de voices.

De 4 IC's op dit bord worden nog steeds gefabriceerd, en deze nieuwe chips zijn meer stabiel en minder gevoelig dan de oudere.
Gezien de chaos die de CS 60 produceerde besloot ik deze IC's te vervangen.

==> Oudere chips zijn onder andere gevoelig omdat hun substraat = de materie tussen de transistoren dun is en vergaat over tijd.
Zelfs wanneer ze niet in gebruik zijn worden deze chips stilaan onbruikbaar.
Nieuwe chips zijn beter gebouwd.

Een prima gids over chip vervanging bij de CS reeks staat hier: http://www.cs80.com/chiplist1.txt
Opletten wel qua boodschappenlijst want die tekst behandelt de CS 80.

Foto: oud (links) versus nieuw (rechts):

De nieuwe IC's zet je gelijk best op een socket zodat servicing in de toekomst makkelijker gaat en de-solderen niet meer hoeft.
Op aanraden van de link hierboven bestelde ik Mill-max sockets - ze hebben die bij Mouser.
Die bevatten een extra decoupling cap tussen 2 van de uiterste pinnen, dewelke de IC beschermt tegen overspanningen enerzijds, en tegen ruis anderzijds.
Voor de CS 60 is dat een welkom detail gezien het weinige metaal aanwezig op de ground van het circuit.
Meer info hier: http://www.capacitorguide.com/coupling-and-decoupling/

De foto hieronder toont een 16 pins DIP van Mill-max, maar voor het SH bord gaat het dus over de 14 pin DIP:

De meeste synths hebben een ijzeren frame of cover, en je ziet steeds de ground van het signaal hierop terecht komen via bv. een vijs en ster washer.
Dit onder andere om te helpen de energie van overspanningen, ESD en stroomstoten op te vangen.
In geval van de CS reeks kunnen deze energieën nergens naar toe want er is amper metaal in het chassis aanwezig.
Een decoupling cap vangt dergelijke stoten deels op en beschermt zodoende de chip.

De Mill-max sockets bleken echter een haartje te nauw voor de PCB's; een kwart of halve millimeter meer plaats tussen de rijen was perfect geweest.
Ook de IC's zelf gingen er moeizaam in, desalniettemin zitten de chips veiliger zo dan op een standaard socket.

Om af te sluiten werden de twee kleine elco's en de 9 ceramische caps op dit bord vervangen door splinternieuwe jonges.

IC's:
2x TC4011P in 14 pin DIP package
2x TC4016P in 14 pin DIP package

DIP SOCKETS:
4x 14 pin DIP ==> Mill-max# 110-93-314-41-801000

CAPS:
2x 47u/16V ==> 47u/25V (gepolariseerd)
8x 121K ==> 120pF dus, ceramisch
1x 104 ==> 0,1 uF ceramisch

De BEFORE foto's:

Kunnen op pensioen na 40 jaar trouwe dienst:

De AFTER foto's:

 

[Eraser127]

Lekker bezig, leuk om te volgen

 

[Emanuel23]

Lekker bezig, leuk om te volgen

^_^

Het is koud in mijn atelier, gevaar dus voor ESD want er is weinig vochtigheid in de lucht.
De 200 caps voor de voice boards zijn ondertussen gerangschikt per bord; 16 elco's (8 polair + 8 bi-polair) en 9 keramische per PCB:

 

[Benno]

Geweldig project.
Ben je van plan de Synth na de restauratie in zijn geheel aan te zetten? Is het niet mogelijk in stappen prints aan te sluiten en te testen?

 

[Emanuel23]

Geweldig project.
Ben je van plan de Synth na de restauratie in zijn geheel aan te zetten? Is het niet mogelijk in stappen prints aan te sluiten en te testen?

Thx Benno!

Dat is een goed plan eigenlijk om de prints afzonderlijk te testen.
De test- en calibratie procedure gaat uit van een volledig aangesloten synth dus ik nam dat tot nog toe niet eens in overweging.
Het zou iig preventief zijn naar kortsluitingen toe, al weet ik niet precies wat en waar er moet uitgemeten worden dan want er gebeurt net wat interactie tussen de PCB's onderling.

Er schuilt ook een praktisch probleem bij de CS 50/60/80 namelijk er zijn geen interconnectie-sockets noch multi-connectoren op de PCB's aanwezig.
Het kabelharnas van deze synths zit rechtstreeks op de printplaten gesoldeerd; zie foto hieronder.
In geval van de CS 60 gaat het om een kleine 700 connecties (!!) in totaal.

Bij sommige restauraties die ik bestudeerde werden een paar van de prints effectief los gesoldeerd, en voor zover ik het begreep werd dat telkens gedaan om comfortabel te kunnen werken.
Het is echter prima mogelijk om bord per bord te servicen zonder ze los te solderen, al moet je wel ESD veilig en extra voorzichtig te werk gaan.

 

[Benno]

Duidelijk. Succes. Ik blijf het met veel interesse volgen.

 

[Emanuel23]

KAS BORD

Het KAS bord van de CS 60 zit onder het toetsenbord rechts.
Als ik me niet vergis is dit identiek aan het KAS bord van de CS 80 - en idem verhaal voor het reeds behandelde SH bord.

Hier begint het serieuze werk; naast tien standaard chips, goed voor 148 soldures, bevat dit PCB twee van de meest begeerde Custom Yamaha chips.
Deze zijn zeldzaam, fragiel, niet meer te krijgen, en er bestaan tot nog toe geen alternatieven voor.
Voorzichtigheid is geboden.

KAS staat voor Key Assigner.
Hier zit onder andere de polyfonische toetsen scanner, DA conversie, het pitch circuit voor de ribbon controller + master tuning, en portamento, glissando en sustain.

Het goeie nieuws: de 10 standaard CMOS chips van het KAS circuit worden nog gefabriceerd, en wel beter en minder gevoelig dan de originele.
De beslissing was snel gemaakt: allemaal vervangen dus, en wederom stuk voor stuk op een Mill-max IC socket geplaatst als extra beveiliging.

Rechts in het midden van het bord zit een condensator die de reputatie heeft te kunnen ontploffen over tijd.
Ironie alom, want die ziet er uit als een mini raket:

IC's
4x 4016 14 pin DIP
4x 4050 16 pin DIP
2x 4069 14 pin DIP

DIP SOCKETS:
6x 14 pin DIP package ==> Mill-max# 110-93-314-41-801000
4x 16 pin DIP package ==> Mill-max# 110-93-316-41-801000

CAPS:
1x 22u/16V ==> 22u/100V (polair) dit is de cap met het explosief karakter
2x 47u/16V ==> 47u/25V (polair)
4x 104 ==> 0,1u keramisch
8x 121K ==> 120p keramisch
1x 101K ==> 100p keramisch
1x 1000K ==> 1000p keramisch

Nogmaals, voor zover ik weet hoeven de keramische caps niet per se vervangen te worden.

Before foto:

Verlaten ons:

Recapped en re-chipped ziet het er uit als volgt:

 

[Nicolas 2000]

Heel indrukwekkend werk!

Laatste foto: de middelste IC lijkt wat scheef in zijn socket te zitten, of is dat gezichtsbedrog?

 

[Eraser127]

Heel indrukwekkend werk!

Laatste foto: de middelste IC lijkt wat scheef in zijn socket te zitten, of is dat gezichtsbedrog?

Als ik naar de foto er boven kijk lijkt dat idd ook zo.