Minivac 601 Replica (versió 0.9): 11 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Creat pel pioner de la teoria de la informació Claude Shannon com a joguina educativa per a l’ensenyament de circuits digitals, el kit d’ordinador digital Minivac 601 es va facturar com un sistema informàtic digital electromecànic. Produït per Scientific Development Corporation a principis dels anys 60, es va vendre per 85,00 dòlars (aproximadament uns 720 dòlars avui).

Minivac 601 utilitzava relés electromecànics com a commutadors lògics, així com per a un emmagatzematge molt bàsic. Els commutadors DPDT simples i els botons SPDT formaven les entrades binàries, amb llums per representar les sortides. Un gran dial motoritzat permetia a l'usuari introduir nombres decimals o hexadecimals, i sortir números, o actuar com a generador de senyals de rellotge. Per obtenir més informació sobre el Minivac 601, aquí hi ha algunes referències addicionals:

• Viquipèdia
• Centre d’Història de la Computació
• Arxiu informàtic de línia de temps

L'Instruible que es presenta aquí és per a una rèplica a mida completa d'aquest Minivac 601 del 1961. He intentat mantenir-me tan fidel a l'original com sigui possible tenint en compte les tecnologies i els recursos disponibles. No tinc cap unitat "vintage", de manera que aquesta rèplica s'ha construït a partir de fotos i dels manuals originals que estaven disponibles en línia. He inclòs aquests manuals en format PDF com a part d’aquest projecte. Vaig portar aquests fitxers a un centre local de còpia i els vaig fer imprimir com els fullets enquadernats en espiral que podeu veure més amunt. Estic molt content dels resultats.

Quina relació hi ha a continuació?

Com que el "marc" del Minivac 601 original era de fusta, sento que he fet una reproducció força raonable. No estic segur de què es van construir els panells superiors, però aquesta rèplica està impresa en 3D. L’original tenia un transformador incorporat i feia servir la xarxa elèctrica. Vaig optar per utilitzar una "berruga de paret" de 12V per raons de seguretat, substituint el "fusible" del tauler d'alimentació per un connector de corrent de 2,1 mm.

L’obtenció de peces electròniques era força senzilla, tot i que era més difícil trobar peces que coincidissin exactament amb l’aspecte de l’original. Vaig tenir sort amb els botons lliscants trobant-ne alguns a la meva botiga local d’excedents que semblen pràcticament idèntics. Els llums que vaig trobar a la mateixa botiga excedentària no tenien l’aspecte adequat, però vaig poder imprimir “taps” per a 3D que estiguessin més en línia amb les fotografies. Vaig acabar aconseguint relés que no semblen massa dolents i que es podrien fer coincidir encara millor traient les cobertes transparents de pols (vaig optar per no fer-ho). Els botons són força més grans que els de l'original, però són fàcilment disponibles i són robustos interruptors d'estil "arcade", així que vaig anar amb ells. Vaig dissenyar el commutador rotatiu específicament per a aquest projecte, de manera que obté notes força altes per obtenir un aspecte autèntic. Per obtenir més informació, consulteu el meu commutador rotatiu imprès principalment en 3D.

El major buit i el motiu pel qual anomeno aquesta versió 0.9 és que la funcionalitat del commutador rotatiu motoritzat encara no s'ha implementat. Tenia una versió que funcionava, però que no era prou fiable. Així que tornaré al tauler de dibuix mentre diuen per solucionar-ho. Mentrestant, l’interruptor rotatiu funciona molt bé en mode manual. Per tant, he implementat un mecanisme de senyalització per indicar quan el motor està "engegat" i en quina direcció s'ha de girar el rotor. Per a aquesta versió demano a l'operador que sigui el motor. D'aquesta manera es poden realitzar tots els "experiments" que figuren als tres manuals. Quan s'hagi completat, la versió motoritzada substituirà només el tauler d'entrada-sortida digital.

Pas 1: imprimiu les parts

Resolució d’impressió:.2 mm

Ompliment: 20%

Perímetres: 5 (tots els forats dels panells superiors han de ser molt "robusts" per suportar la soldadura de les peces.)

Filament: AMZ3D PLA en negre, blanc i vermell

Notes: totes les parts es van imprimir en PLA sense suports. Per crear un Minivac 601, haureu d'imprimir les parts següents:

• 1 Tauler principal: en funció de la mida del llit d'impressió, podeu imprimir el tauler principal en 1, 2 o 4 peces. Probablement la majoria imprimirà 4 peces: inferior esquerre i dret i superior esquerra i dreta. Impressió en negre. Vaig posar una pausa a la marca de 2,20 mm per canviar el filament a blanc per tal d'imprimir el text del tauler.
• 1 tira de sortida binària: imprimeix en 1 o 2 peces. Imprimiu en blau, feu una pausa a 1,20 mm i canvieu al blanc per al text.
• 1 tira d'emmagatzematge secundària: imprimeix en 1 o 2 peces. Imprimiu en blau, feu una pausa a 1,20 mm i canvieu al blanc per al text.
• 1 tira d'entrada binària: imprimeix en 1 o 2 peces. Imprimeix en blau.
• 1 Tauler d'entrada-sortida decimal: imprimeix en negre, posa una pausa a 2,20 mm i canvia al blanc per text.
• 1 Tauler d'alimentació: imprimiu en negre, feu una pausa a 2,20 mm i canvieu al blanc per obtenir text.
• 1 tira de panell d'alimentació: imprimiu en blau, feu una pausa a 1,20 mm i canvieu al blanc per obtenir text.
• 13 Coberta de llum (opcional): les he imprès en vermell per tapar les llums que he obtingut perquè semblin més les originals.
• 6 Base de relés (opcional): suposo que els relés que altres fonts obtindran seran força variats en les seves configuracions de muntatge, de manera que acabo de posar forats rectangulars al tauler principal per als relés i vaig imprimir aquestes insercions per als relés que he utilitzat. Simplement haurien d’entrar al tauler principal.
• 1 Indicadors de direcció del motor: imprimiu en vermell i feu una pausa a 0,60 mm i canvieu al text en negre.

Impressió posterior: instal·leu les tires blaves a les ranures adequades dels diversos panells segons les imatges anteriors. Vaig fer servir una petita quantitat d’Ultra Gel Super Glue per mantenir-les al seu lloc. Per a les tires que en tenen, assegureu-vos que els forats del rebló estan alineats.

Pas 2: Creeu la caixa

Vaig tallar amb làser el marc de la consola d'una sola peça de fusta contraxapada de 1/8 polzada de 2 x 4 peus. Adjunt trobareu el fitxer de tall utilitzat. Vegeu els dibuixos anteriors per veure la posició aproximada de cada peça dins del marc. Els vermells són les peces exteriors més altes, els blaus lleugerament més curts dins dels suports verticals i els grocs dins dels suports horitzontals. Les peces es van enganxar majoritàriament al seu lloc, amb uns clavells quadrats de mig metre i s’han afegit unes quantes ungles gruixudes per obtenir més força.

He utilitzat els panells impresos del pas anterior per determinar la ubicació exacta de les peces de suport del marc. En acabar, els panells Principal, Alimentació i Entrada-Sortida decimal haurien d’adaptar-se al marc i estar ben recolzats pels suports blau i groc. És possible que hagueu de polir una mica les vores d'alguns dels panells per tal que encaixin.

En acabar, vaig pintar la consola amb un color blau clar, pròxim a l'original.

Pas 3: la part més fascinant de la construcció

Ho sento, no m’he pogut resistir! Per construir un Minivac 601 heu d’afegir molts reblons petits (388 segons el meu compte) als panells frontals juntament amb les seves corresponents puntes de soldadura a la part posterior. Els reblons o traus proporcionen un lloc per inserir i connectar els cables de pont que s’utilitzen per crear circuits, i les orelles de soldadura permeten fixar els reblons als interruptors, llums i altres. Aquí teniu les parts que he fet servir (amb alguns recanvis afegits al recompte):

• Connector pla de terminal de rosca llisa de 400: número de referència Digi-Key 36-4004-ND
• 400 0,089 "(2,26 mm) traus llautó, llautats - Número de referència Digi-Key 36-35-ND

No eren barats, però estic segur que podeu obtenir-los a un preu millor a l'estranger si esteu disposats a esperar l'enviament (estava massa impacient). A més, necessitareu una eina per fixar els reblons. He comprat el següent a Amazon (vegeu les imatges anteriors):

CRAFTMEmore Eina per a eines Punxonadora per enclusa i foradera per aplicar 0,08 "(2 mm) i 0,12" (3 mm) oines petites

Vaig fer una plantilla per mantenir el tauler sobre el qual treballava al mateix nivell mentre posava l’ullet (vegeu més amunt). He inclòs el fitxer tallat per a la plantilla que es va fer amb fusta contraxapada de 1/8 de polzada i una mica de ferralla per als elevadors. Talleu dos quadrats de la mateixa mida, un amb el forat inclòs i un altre sense, i enganxeu-los junts. Afegiu els elevadors per estar al nivell de la part superior de l’enclusa quan estigui asseguda al forat.

Per col·locar un rebló, empenyeu-lo per un forat des de la part frontal del panell fins a la part posterior. Col·loqueu el petit forat d’una orella de soldadura sobre el rebló que sobresurt. Col·loqueu el cap del rebló al centre de l’enclusa (el panell posterior hauria d’estar cap amunt). Introduïu l’eix del reblador (anomenat martell) al forat del rebló i, quan tot estigui alineat, toqueu el martell del rebló unes quantes vegades amb un petit mall. Ara s’ha d’adherir fermament la punta de soldadura al tauler i no s’ha d’obstruir el forat del rebló. Repetiu 387 vegades més. Confia en mi que ho aconseguiràs molt bé!

A la imatge superior es mostra la part posterior del tauler Entrada-Sortida decimal amb tots els seus reblons i tirants instal·lats. Vegeu algunes de les imatges següents en aquest manual per determinar l’orientació òptima de les puntes de soldadura dels altres panells.

Pas 4: Procureu les parts

Els components principals que s’utilitzen en aquesta versió de Minivac 601 són els següents:

• 13 Llums de muntatge de panell de 12V: els he trobat en una botiga local d’excedents per un parell de dòlars cadascun. Tenen un diàmetre de muntatge d’uns 15 mm.
• 7 commutadors lliscants de muntatge de panell DPDT: es troben de nou a la botiga excedent barats. Els forats de muntatge haurien d’estar separats de 28 mm de centre a centre i es muntaran sota els panells. Trobar-ne d’altres amb lliscadors vermells que coincidissin amb l’original va ser un avantatge. Vaig utilitzar cargols M3 x 8 mm amb femelles per fixar-los al seu lloc.
• 6 interruptors de polsador muntats al tauler SPDT: número de peça Digi-Key 1568-1476-ND (vermell).
• 6 relés DPDT de 12V - NTE Electronics R14-11D10-12 Series R14 relé de propòsit general d'Amazon
• 1 presa d'alimentació de muntatge al tauler: hauria de coincidir amb l'endoll del transformador "berruga de paret" de 12V 2A que trieu per a aquest projecte.
• 1 commutador rotatiu: utilitzeu el commutador rotatiu impresible en la seva majoria en 3D per crear el commutador rotatiu, però utilitzeu els fitxers STL que es proporcionen aquí per fer-ho. Aquests fitxers proporcionen un veritable eix de 4 mm (en lloc de 1/8 de polzada) i he afegit cargols de fixació per a les parts del rotor i del pom.
• 1 interruptor d’aturada: utilitzeu l’interruptor d’aturada basat en solenoides per crear l’interruptor d’aturada.

Pas 5: ompliu el tauler d'alimentació

Es requereixen peces addicionals:

• 1 regulador de voltatge de 12v: utilitzeu una peça T7812 amb una potència de 2A o superior.
• Condensador 1, 33 uF
• Condensador 1,1 uF (opcional)

Comenceu muntant la llum, l’interruptor lliscant i la presa d’alimentació al tauler, tal com es mostra a la primera imatge superior. Per alimentar el Minivac 601 he utilitzat un regulador de voltatge de 12V que acabo de "fallar" a la part inferior dels components del panell. Vegeu l’esquema i les imatges anteriors per obtenir més informació. Quan hàgiu acabat de cablejar la font d'alimentació, hauríeu de poder endollar el transformador i la llum del panell s'hauria d'encendre. Amb una prova de diversos metres, obtindreu una lectura de 12V des dels punts + i - de la tira blanca.

Notes sobre el tauler d'alimentació:

• Vaig construir el tauler d’alimentació abans de començar a fer servir les puntes de soldadura, de manera que la construcció era una mica diferent. En aquest cas, he "embolicat" els reblons amb fil de coure de 22 AWG pelat i els he posat al seu lloc amb l'enclusa i el martell. Per a Matrix, això funciona força bé, però el procés d’embolcall va ser força tediós. Si ho tingués per fer de nou, faria servir les puntes de soldadura.
• La font d'alimentació està connectada als punts de la tira de potència + i - del tauler. A més, hi ha un petit connector molex per connectar els punts de la tira de potència del tauler principal. Això permet treure fàcilment tots els panells per al manteniment.
• Hi ha un parell addicional de cables d'alimentació tapats per ara que puc utilitzar per al motor del commutador rotatiu per a la versió 1.0.

Pas 6: ompliu el tauler principal

Prepareu les puntes de soldadura girant cada parell de puntes del tauler principal cap a l’altre (utilitzant el rebló com a pivot) fins que els forats grans s’alineïn entre si. Doblegueu amb cura els extrems de les puntes alineades uns quants graus (les petites alicates del nas d’agulla funcionen bé). Utilitzeu les fotos anteriors per determinar l’orientació òptima per a cada extrem.

Munteu els llums, els relés, el control lliscant i els botons polsadors al tauler principal, tal com es mostra a la primera imatge superior. Els interruptors lliscants s’uneixen amb cargols i femelles M3 x 8mm. Utilitzant les fotografies anteriors com a guia, soldeu acuradament les parts muntades a les orelles mitjançant longituds curtes de cable de connexió de 22 AWG (he utilitzat nucli sòlid). Els reblons de cada peça estan força ben etiquetats pel que se suposa que han de fer en cas que tingueu dificultats per esbrinar les connexions de les imatges.

Connecteu tots els + terminals de la tira elèctrica junts i tots els - terminals de la tira elèctrica junts deixant suficient cable addicional per fixar-los al tauler d'alimentació. He utilitzat connectors molex petits per facilitar el desmuntatge per al manteniment, si cal.

ADVERTÈNCIA: mentre es solden les punxes, el plàstic al voltant del rebló corresponent es tornarà força tou. Intenteu no exercir pressió sobre el tirant en cap direcció mentre sou soldar un cable al tirador i durant uns 10 segons aproximadament. Intenteu minimitzar el temps que s’aplica la calor quan es solden els cables a les puntes. Assegureu-vos que la soldadura s’uneixi al filferro i a les dues orelles de soldadura.

Pas 7: ompliu el tauler d'entrada-sortida decimal

NOTA: S'ha publicat una nova versió motoritzada del commutador rotatiu com a instrucció. Utilitzeu:

Interruptor rotatiu motoritzat Minivac 601 (versió 1.0)

en lloc d'aquest pas (tret que estigueu satisfet amb la versió manual més senzilla que es presenta aquí).

Es requereixen peces addicionals:

• 2 LEDs de 5 mm: estaven fora de la meva caixa brossa, de manera que no estic segur de quina era la tensió nominal.
• 1 resistència (opcional): he utilitzat una resistència de 3,1K Ohm i sembla que funciona bé amb el subministrament de 12V.
• 1 eix de 4 mm: he utilitzat fil de piano. Ha de tenir una longitud mínima de 45 mm.

Feu que el commutador rotatiu de la impressora principalment 3D i el commutador d’aturada basat en solenoides siguin instructius abans d’iniciar aquest panell. Prepareu també les puntes de soldadura com al pas anterior.

Enganxeu el cos del commutador rotatiu a la part posterior del tauler d'entrada-sortida decimal tenint cura de alinear el forat de la part inferior del cos amb el forat central del tauler. Assegureu-vos també que els interruptors de canya s’alineen amb precisió entre els 16 parells de puntes de soldadura al voltant de la circumferència de l’interruptor.

Enganxeu l’interruptor de tancament a la part posterior, així com a la segona imatge superior.

Practicar dos forats addicionals de 5 mm al tauler d'entrada-sortida decimal just a sota del text ARM. Han d’estar separats de 14 mm de centre a centre i alinear-se amb les fletxes circulars de la placa d’indicadors de direcció del motor. Un "error mort" connecta els LED en funció del circuit anterior assegurant-se que els centres dels LED estan separats per 14 mm i enganxeu-los a la part posterior del panell als forats que acabeu de perforar. Només s’han d’incorporar parcialment als forats. Enganxeu la placa dels indicadors de direcció del motor a la part frontal del panell, tal com es mostra a la imatge que cobreix els forats.

Cable al commutador rotatiu. Primer, retireu prou aïllament d’un cable de nucli sòlid de 22 AWG perquè el coure nu s’emboliqui completament al voltant del cos del commutador rotatiu i quedi almenys 3 polzades de filferro aïllat. Soldeu amb cura el fil nu als cables inferiors dels 16 interruptors de canya que els uneixen. Heu de començar i acabar en la posició que mostra el cable groc a la imatge 3 anterior per tal que el cable es pugui fixar a la punta de soldadura ARM del panell. Amb longituds curtes de filferro de 22 AWG, connecteu el cable superior de cada commutador de canya a la seva llengüeta de soldadura corresponent (cables verds a sobre). Aquestes connexions requereixen una mica de tacte delicat per no fondre el plàstic.

Connecteu l'interruptor de tall i els LED dels indicadors de direcció de moviment segons les fotos.

Introduïu les femelles M3 a les ranures de la part inferior del comandament del commutador i de la part superior del rotor. Cargoleu quatre cargols M3 x 8 mm dels laterals a aquestes femelles fins que acabin d’arribar al forat de l’eix per actuar com a cargols fixats. Agafeu l’eix de 4 mm i fixeu el comandament giratori a un extrem mitjançant els cargols de fixació. Feu lliscar l’eix amb el comandament fixat des de la part superior del panell d’entrada-sortida decimal pel forat central fins que el comandament estigui a uns 2 mm sobre el panell. Des de la part posterior del tauler, feu lliscar el rotor cap avall cap a l’eix cap al cos del commutador giratori fins a la seva marxa però no massa ferm. Alineeu el comandament de manera que apunti en la mateixa direcció que l'imant inferior del rotor i, a continuació, estrenyiu els cargols de fixació del rotor.

Pas 8: Assemblea final

Connecteu els plafons poblats al marc de la consola. Vaig fer servir tires de velcro per mantenir-les al seu lloc, de manera que pogués fer-les sortir per fer manteniment si fos necessari. Executeu els cables des del tauler d’alimentació a la resta d’ubicacions de la banda d’alimentació blava. He perforat alguns forats a través dels suports verticals per fer passar els cables. A la imatge superior es mostra el cable que feia servir amb connectors Molex. Enceneu el Minivac 601 i utilitzeu un multímetre per comprovar que tots els punts + i - de la tira blanca de potència es registren com a 12V.

Pas 9: feu els cables de pegat

Vostè "programa" el Minivac 601 connectant cables als punts de rebló dels diferents components creant així circuits. Per crear aquests connectors de cable necessitareu les parts següents:

• 100 connectors d'extremitat de calibre 22-16 - Hilitchi 100pcs Terminals d'empalmament aïllats de culata de 22-16 Connectors elàstics de filferro d'Amazon
• 100 Taper Pins - Spaenaur número de part 239-497
• 75 peus (més o menys) de 20 AWG Hookup Wire

També es requereix una eina de premsat per als connectors. He comprat el següent:

Titan 11477 Ratcheting Wire Terminal Crimper d’Amazon

Vaig crear cables de connexió en 3 longituds, 8, 16 i 24 polzades. He utilitzat 3 colors diferents de groc, vermell i blau per facilitar la identificació i perquè l'original també ho feia. Vaig fer 20 cadascuna de les longituds de 8 (grogues) i 16 (vermelles) de polzada, i 10 dels cables de 24 polzades (blaves). És possible que necessiteu més per a alguns experiments més avançats.

Utilitzeu els connectors de punta i connecteu un passador cònic als extrems de cada fil mitjançant l’eina de crimpat. L'extrem de diàmetre més gran del passador cònic s'insereix al connector. Vegeu la imatge superior. Vaig trobar que tenia una connexió més sòlida amb els reblons si només introduïa el passador cònic aproximadament 1/2 camí al connector de culata abans de posar-lo a punt (exposant una part del diàmetre una mica més gran). No semblava que això afectés la qualitat de l'encrespament.

Pas 10: proves

Ara hauríeu de tenir tot el que necessiteu per provar el Minivac 601. Us proposo que comenceu per encendre la vostra unitat i treballar a través dels "experiments" repartits pels 3 manuals excel·lents. Tot i el gran nombre de connexions que formen un Minivac 601, continua sent un dispositiu força senzill. A part d'algunes juntes de soldadura ocasionals, no hi ha moltes coses que puguin sortir malament.

A la imatge superior, una variant de l'experiment 9, el relé 2 del Minivac està "programat" per actuar com un pestell. Si toqueu el segon polsador, el relé s’activarà i s’encendrà el llum 2. El llum es mantindrà encès fins i tot després que el botó s’hagi deixat anar. En prémer el tercer botó, el relé s’alliberarà i el llum s’apagarà.

Pas 11: Pensaments finals

Els projectes en què he estat treballant darrerament segueixen el mateix patró:

• Són rèpliques de joguines i dispositius genials per a ordinadors dels anys 60.
• Tenir un enorme valor educatiu.
• Inclou dissenys únics i destacables.
• A causa de la seva edat, s'han tornat rars i, per tant, costosos i difícils d'aconseguir.
• I potser el més important és que ells i els seus dissenyadors són dignes de ser recordats i honrats.

El Minivac 601 comprova totes aquestes caselles i després algunes. Entre el Minivac 601 i un producte posterior, el Minivac 6010 que es va vendre a empreses, desenes de persones van aprendre sobre circuits digitals i conceptes informàtics.

Realment un dispositiu molt divertit que val la pena recordar.