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Teardown: Desmontaje de módulo de display Barcrest fruit machine
Historia de las máquinas de slots
Las máquinas de slot, o fruit machines en inglés, surgieron a finales del siglo XIX como versiones reducidas de máquinas de póker, pero se hicieron icónicas a primeros del XX, al comenzar a adoptar símbolos de frutas (cereza, limón…) como sustitutos de premios en metálico, debido a restricciones legales al juego que existían en USA.
A lo largo del siglo XX, el diseño mecánico fue ganando diversos elementos eléctricos y electrónicos. En 1963, Bally introdujo Money Honey, la primera máquina electromecánica con pagos automáticos.
¿Qué es un display VFD?
El display VFD es una evolución de las lámparas o válvulas termoiónicas, diseñado para emitir luz de forma brillante y servir como interfaz indicador de información. De la misma forma que una lámpara, cuenta con un filamento de caldeo (normalmente alimentado a unos 6,3 V en muchos diseños clásicos, similar a las lámparas termoiónicas), que emite electrones por efecto termoiónico, una rejilla de control, que regula el flujo de electrones y ánodos recubiertos de fósforo, donde los electrones impactan y generan luz mediante cathodoluminiscencia, el mismo principio que se utiliza en pantallas CRT y lámparas fluorescentes.
El conjunto está sellado al vacío. Cuando el filamento se calienta, libera electrones que son atraídos por los ánodos a través de la rejilla. Al chocar contra el fósforo, se produce la característica luz verde-azulada del VFD. Para que esto ocurra, además del voltaje de caldeo, los ánodos requieren tensiones más elevadas (típicamente entre 30 y 60 V), mientras que la rejilla controla qué segmentos se iluminan, permitiendo formar números, letras o símbolos.
Aunque los displays VFD operan bajo la misma base de tubo al vacío que los Nixie, su mecanismo es diferente: los Nixie funcionan por descarga en gas sin filamento ni grid, mientras que los VFD necesitan calentarse y controlar el flujo de electrones para iluminar el fósforo.
Los VFD destacan por su alta luminosidad –algunos alcanzan hasta 4 000 cd/m²–, gran contraste, buena legibilidad incluso a temperaturas elevadas y versatilidad para mostrar segmentos, letras, iconos o pequeñas matrices gráficas. Tiempo de vida
Diferencias con los tubos Nixie y ventajas del VFD
Aunque los displays VFD comparten la idea de estar en un tubo al vacío, su funcionamiento es muy distinto al de los tubos Nixie.
- Los Nixie operan mediante descarga en gas, sin filamento ni rejilla, y cada dígito es un cátodo independiente.
- Los VFD, en cambio, utilizan un filamento calentado, una rejilla de control y ánodos recubiertos de fósforo. Este diseño permite controlar el flujo de electrones y generar luz mediante cathodoluminiscencia, ofreciendo una interfaz más flexible y brillante.
Ventajas del VFD
- Alta luminosidad: hasta 4 000 cd/m², con excelente contraste incluso en entornos iluminados.
- Legibilidad en condiciones extremas: soporta temperaturas elevadas (hasta 85 °C) sin pérdida de rendimiento.
- Versatilidad: permite mostrar números, letras, iconos y pequeñas matrices gráficas, adaptándose a múltiples aplicaciones.
- Tiempo de vida útil: entre 20 000 y 50 000 horas de funcionamiento continuo, dependiendo del diseño y condiciones de uso. Factores como el voltaje de caldeo, la temperatura y los ciclos de encendido influyen en su durabilidad.
Gracias a estas características, los VFD fueron muy populares en equipos electrónicos de consumo, paneles de control y máquinas recreativas durante décadas, antes de ser reemplazados por tecnologías LED y LCD.
Arquitectura del módulo
El módulo de display VFD no es un componente aislado: forma parte de un sistema que combina alimentación, control digital y la propia interfaz visual.
Subsistemas principales
Podemos distinguir tres bloques funcionales dentro del módulo:
Fuente de alimentación:
En este caso, el módulo recibe alimentación desde la máquina de slots a 12 V, y localmente genera las tensiones necesarias para cada subsistema convierte los 12 V en las tensiones requeridas (5 V, 6,3 V y 60 V).:
- 5 V para la electrónica digital, donde se encuentra el integrado 10937P-40, encargado de gestionar el display. Este chip actúa como driver, interpretando las señales digitales que llegan desde la máquina y activando los segmentos correspondientes.
- Tensión elevada (≈60 V) para el funcionamiento del VFD, necesaria para atraer los electrones hacia los ánodos recubiertos de fósforo.
- Voltaje de caldeo (≈6,3 V) para el filamento, que emite electrones por efecto termoiónico, igual que en las válvulas clásicas.
Interfaz VFD:
incluye el driver (10937P-40) y la lógica que controla los segmentos. Además de la alimentación, el módulo recibe la señal digital desde la máquina de slots, que contiene la información que debe mostrarse al jugador (créditos, premios, mensajes).
Display de presentación
el propio VFD, que muestra la información al usuario mediante luz brillante y de alto contraste.
Tecnología utilizada
Circuito impreso (PCB) de FR-4 grosor de 1,6 mm y 2 capas, sin planos de masa ni alimentación. Como suele ser habitual en la época, la tarjeta aparenta haber sido montada en 1993, según indica el marking de Barcrest en la serigrafía, aunque el integrado principal fue fabricado en 1988. ¡5 años desde que se fabricó este integrado hasta que fue montado en la tarjeta! Esto sería algo impensable en la manufactura de hoy en día, en la que un componente puede que se convierta en obsoleto en ese margen y donde se ha tendido a reducir stocks de producción al mínimo
Este assembly tiene la particularidad de tener componentes insertados en ambas caras, lo cual no es óptimo ni habitual, ya que esto requiere la intervención de un humano operaciones manuales. sin embargo, era una solución aceptable cuando la tirada podía ser de unas miles de unidades.
Proceso de desmontaje paso a paso
Conclusión y aprendizaje para ingenierí electrónica
Un módulo curioso y complejo, finalmente complejidad máquinas slot han caído en favor de simplicidad de un sólo display grande LCD