Minivac 601 Replica (versiunea 0.9): 11 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Creat de pionierul teoriei informației, Claude Shannon, ca o jucărie educațională pentru predarea circuitelor digitale, Minivac 601 Digital Computer Kit a fost facturat ca un sistem de calcul digital electromecanic. Produs de Scientific Development Corporation la începutul anilor '60, s-a vândut cu 85,00 USD (aproximativ 720 USD astăzi).

Minivac 601 a folosit relee electromecanice ca comutatoare logice, precum și pentru stocarea foarte de bază. Comutatoarele simple DPDT și butoanele SPDT alcătuiau intrările binare, cu lumini care să reprezinte ieșirile. Un cadran mare motorizat a permis utilizatorului să introducă numere zecimale sau hexazecimale și să scoată numere sau să acționeze ca un generator de semnal de ceas. Pentru mai multe informații despre Minivac 601 iată câteva referințe suplimentare:

• Wikipedia
• Center for Computing History
• Arhiva de calcul a liniei de timp

Instructabilul prezentat aici este pentru o replică de dimensiuni complete a acelui Minivac 601 din 1961. Am încercat să rămân cât mai fidel originalului, având în vedere tehnologiile și resursele disponibile. Nu am o unitate „vintage”, deci această replică a fost construită pe baza fotografiilor și a manualelor originale care erau disponibile online. Am inclus aceste manuale în format PDF ca parte a acestui proiect. Am adus aceste fișiere într-un centru local de copiere și le-am tipărit ca broșuri în spirală pe care le puteți vedea mai sus. Sunt foarte mulțumit de rezultate.

Deci, cât de aproape este această replică?

Deoarece „cadrul” pentru Minivac 601 original a fost realizat din lemn, simt că am făcut o reproducere destul de rezonabilă. Nu sunt sigur din ce au fost construite panourile superioare, dar aceste replici sunt tipărite 3D. Originalul avea un transformator încorporat și folosea curentul de rețea. Am ales să folosesc o „verucă de perete” comună de 12V din motive de siguranță, înlocuind „siguranța” de pe panoul de alimentare cu o mufă de alimentare de 2,1 mm.

Aprovizionarea pieselor electronice a fost destul de simplă, însă găsirea pieselor care se potriveau exact cu aspectul originalului a fost mai dificilă. Am avut noroc pe butoanele glisante să găsesc unele la magazinul local de surplus care par aproape identice. Luminile pe care le-am găsit la același magazin excedentar nu aveau aspectul potrivit, dar am reușit să imprim „3D” „capace” pentru ele care erau mai în concordanță cu fotografiile. Am ajuns să obțin relee care nu arată prea rău și ar putea fi făcute să se potrivească și mai bine prin îndepărtarea capacelor transparente de praf (am ales să nu fac asta). Butoanele sunt considerabil mai mari decât cele originale, dar sunt ușor disponibile și comutatoare robuste de tip „arcade”, așa că am mers cu ele. Am proiectat comutatorul rotativ special pentru acest proiect, astfel încât acesta să obțină note destul de mari pentru un aspect autentic. Pentru detalii, consultați comutatorul rotativ imprimat în principal 3D.

Cel mai mare decalaj și motivul pentru care numesc această versiune 0.9 este că funcționalitatea comutatorului rotativ motorizat nu a fost încă implementată. Am avut o versiune care a funcționat, dar nu era suficient de fiabilă. Așa că mă întorc la planșa de desen așa cum se spune pentru a remedia problema. Între timp, comutatorul rotativ funcționează excelent în modul manual. Deci, între timp, am implementat un mecanism de semnalizare pentru a indica când motorul este „cuplat” și în ce direcție ar trebui rotit rotorul. Pentru această versiune cer operatorului să fie motorul. În acest fel pot fi efectuate toate „experimentele” enumerate în cele trei manuale. După finalizare, versiunea motorizată va fi un înlocuitor „drop-in” pentru doar panoul de intrare-ieșire digitală.

Pasul 1: Imprimați piesele

Rezoluție de imprimare:.2 mm

Umplere: 20%

Perimetre: 5 (Toate găurile din panourile superioare ar trebui să fie foarte „robuste” pentru a susține lipirea pieselor.)

Filament: AMZ3D PLA în negru, alb și roșu

Note: Toate piesele au fost tipărite în PLA fără suporturi. Pentru a crea un Minivac 601 va trebui să imprimați următoarele părți:

• 1 Panou principal - În funcție de dimensiunea patului de imprimare, puteți imprima panoul principal sub formă de 1, 2 sau 4 bucăți. Majoritatea vor imprima probabil 4 piese: în partea stângă jos și în dreapta și în partea stângă sus și dreapta. Imprimați în negru. Am setat o pauză la marcajul de 2,20 mm pentru a schimba filamentul în alb pentru a imprima textul panoului.
• 1 bandă de ieșire binară - Imprimați ca 1 sau 2 bucăți. Imprimați în albastru, întrerupeți la 1,20 mm și comutați la alb pentru text.
• 1 bandă de stocare secundară - Imprimați ca 1 sau 2 bucăți. Imprimați în albastru, întrerupeți la 1,20 mm și comutați la alb pentru text.
• 1 bandă de intrare binară - Imprimați ca 1 sau 2 bucăți. Imprimați în albastru.
• 1 Panou de intrare-ieșire zecimal - Imprimați în negru, întrerupeți la 2,20 mm și comutați la alb pentru text.
• 1 Panou de alimentare - Imprimați în negru, întrerupeți la 2,20 mm și comutați la alb pentru text.
• 1 Panou de alimentare - Imprimați în albastru, întrerupeți la 1,20 mm și comutați la alb pentru text.
• 13 Light Cover (opțional) - le-am tipărit în roșu pentru a acoperi luminile pe care le-am obținut pentru a le face să semene mai mult cu originalul.
• 6 Rele de bază (opțional) - Presupun că relele pe care alții le vor furniza vor fi destul de variate în configurațiile lor de montare, așa că am pus găuri dreptunghiulare în panoul principal pentru relee și am imprimat aceste inserții pentru relele pe care le-am folosit. Ar trebui să se conecteze la panoul principal.
• 1 Indicatoare de direcție a motorului - Imprimați în roșu și întrerupeți la 0,60 mm și comutați la text negru.

Imprimare post: Instalați benzile albastre în sloturile corespunzătoare de pe diferitele panouri pe baza imaginilor de mai sus. Am folosit o cantitate mică de Ultra Gel Super Glue pentru a le menține pe loc. Pentru benzile care le au, asigurați-vă că găurile nitului sunt aliniate.

Pasul 2: Construiți cutia

Am tăiat cu laser cadrul consolei dintr-o singură bucată de placaj de 1/8 inch de 2 x 4 picioare. Atașat veți găsi fișierul tăiat folosit. Vedeți desenele de mai sus pentru poziția brută a fiecărei piese în cadrul. Roșii sunt cele mai înalte piese exterioare, albastru ușor mai scurt în interiorul suporturilor verticale și galbene în interiorul suporturilor orizontale. Piesele au fost în mare parte lipite pe loc, cu niște dibluri pătrate și câteva unghii brad adăugate pentru rezistență.

Am folosit panourile tipărite din pasul anterior pentru a determina amplasarea exactă a pieselor de sprijin ale cadrului. După ce ați terminat, panourile Principal, Putere și Decimal Intrare-Ieșire ar trebui să se încadreze în cadru și să fie bine susținute de suporturile albastre și galbene. S-ar putea să trebuiască să șlefuiți puțin marginile unor panouri pentru a le face să se potrivească, am făcut-o.

Când am terminat, am vopsit consola într-o culoare albastru deschis aproape de cea originală.

Pasul 3: partea cea mai interesantă a construcției

Scuze ca nu am rezistat! Pentru a construi un Minivac 601, trebuie să adăugați o mulțime de nituri mici (388 după numărul meu) la panourile frontale, împreună cu urechile de lipit corespunzătoare din spate. Nituri sau ochiuri oferă un loc pentru a introduce și conecta firele jumper utilizate pentru a crea circuite, iar urechile de lipit vă permit să atașați niturile la întrerupătoare, lumini și altele. Iată părțile pe care le-am folosit (cu câteva piese de schimb adăugate la numărare):

• Conector plat cu borne cu margine netedă 400 - Cod articol Digi-Key 36-4004-ND
• 400 0.089 "(2.26mm) Ochiuri alamă, placate cu tablă - Număr articol Digi-Key 36-35-ND

Nu erau ieftine, dar sunt sigur că le puteți obține la un preț mai bun în străinătate dacă sunteți dispus să așteptați transportul (am fost prea nerăbdător). În plus, veți avea nevoie de un instrument pentru a seta niturile. Am cumpărat următoarele de la Amazon (vezi imaginile de mai sus):

CRAFTMEMaterial pentru bucșă Mai multe bucșe de prindere pentru nicovală și gaură pentru aplicarea 0,08 "(2 mm) și 0,12" (3 mm)

Am făcut un jig pentru a menține panoul la care lucram la nivel în timp ce așezam ochiul (vezi mai sus). Am inclus fișierul tăiat pentru jig, care a fost realizat cu placaj de 1/8 inch și niște resturi de cherestea pentru coloane. Tăiați două pătrate de aceeași dimensiune, unul cu gaura inclusă și unul fără și lipiți-le împreună. Adăugați ascensorii pentru a fi la același nivel cu partea superioară a nicovală atunci când este așezată în gaură.

Pentru a seta un nit, împingeți-l printr-o gaură din fața panoului în spate. Așezați orificiul mic al unui cap de lipit peste nitul proeminent. Așezați capul nitului pe centrul nicovală (panoul din spate ar trebui să fie orientat în sus). Introduceți arborele dispozitivului de fixare a niturilor (numit ciocan) în orificiul nitului și când totul este aliniat, atingeți ciocanul de nituri de câteva ori cu un ciocan mic. Urechea de lipit ar trebui să fie acum fixată ferm de panou și orificiul nitului trebuie să fie neobstrucționat. Repetați încă 387 de ori. Crede-mă că vei obține foarte bine la asta!

În imaginea de mai sus este partea din spate a panoului Decimal Input-Output, cu toate niturile și clemele instalate. Consultați câteva dintre următoarele imagini în acest manual pentru a determina orientarea optimă a urechilor de lipit pentru celelalte panouri.

Pasul 4: Procurați piesele

Principalele componente utilizate în această versiune Minivac 601 sunt următoarele:

• 13 Lumini montate pe panou de 12V - le-am găsit la un magazin local de surplus pentru câțiva dolari fiecare. Au un diametru de montare de aproximativ 15 mm.
• 7 comutatoare glisante cu montare pe panou DPDT - găsite din nou ieftin la magazinul excedentar. Găurile de montare trebuie să fie la 28 mm distanță de centru la centru și sunt montate sub panouri. Găsirea celor cu glisoare roșii pentru a se potrivi cu originalul a fost un bonus. Am folosit șuruburi M3 x 8 mm cu piulițe pentru a le fixa în poziție.
• 6 comutatoare cu buton SPDT pentru montare pe panou - Cod articol Digi-Key 1568-1476-ND (roșu).
• 6 relee 12V DPDT - NTE Electronics R14-11D10-12 Seria R14 Releu de uz general DC de la Amazon
• 1 mufă de alimentare montată pe panou - Aceasta ar trebui să se potrivească cu mufa oricărui transformator de 12V 2A "neg de perete" pe care îl alegeți pentru acest proiect.
• 1 Comutator rotativ - Utilizați comutatorul rotativ imprimabil în principal 3D imprimat pentru a crea comutatorul rotativ, dar utilizați fișierele STL furnizate aici pentru ao face. Aceste fișiere oferă un arbore adevărat de 4 mm (în loc de 1/8 inch) și am adăugat șuruburi de reglare atât pentru părțile rotorului, cât și pentru cele ale butonului.
• 1 Comutator de oprire - Utilizați comutatorul de oprire bazat pe solenoid pentru a crea comutatorul de oprire.

Pasul 5: Completați panoul de alimentare

Piese suplimentare necesare:

• 1 Regulator de tensiune 12v - Utilizați o piesă T7812 evaluată la 2A sau mai bine.
• 1.33 uF Condensator
• 1.1 uF Condensator (opțional)

Începeți prin montarea luminii, a comutatorului glisant și a mufei de alimentare pe panou ca în prima imagine de mai sus. Pentru a alimenta Minivac 601 am folosit un regulator de tensiune de 12V pe care tocmai l-am „blocat” pe partea inferioară a componentelor panoului. Vedeți schema și imaginile de mai sus pentru detalii. Când ați terminat cablarea sursei de alimentare, ar trebui să puteți conecta transformatorul și lumina panoului să se aprindă. Cu un test de mai multe metri, obțineți o citire de 12V din punctele + și - de pe banda albastră de alimentare.

Note privind panoul de alimentare:

• Am construit panoul de alimentare înainte de a începe să folosesc urechi de lipit, astfel încât construcția a fost puțin diferită. În acest caz, am „înfășurat” niturile cu sârmă de cupru goală de 22 AWG, apoi le-am așezat la loc cu nicovală și ciocan. Pentru Matrix, acest lucru funcționează destul de bine, dar procesul de împachetare a fost destul de obositor. Dacă aș avea de făcut din nou, aș folosi clemele de lipit.
• Sursa de alimentare este conectată la punctele benzii + și - de pe panou. În plus, există un mic conector molex pentru a atașa punctele benzii de alimentare de la panoul principal. Acest lucru permite îndepărtarea cu ușurință a tuturor panourilor pentru întreținere.
• Există o pereche suplimentară de fire de alimentare decupate deocamdată pe care le pot folosi pentru motorul Rotary Switch pentru versiunea 1.0.

Pasul 6: Populați panoul principal

Pregătiți capetele de lipit prin rotirea fiecărei perechi de capete de pe panoul principal unul către celălalt (folosind nitul ca pivot) până când găurile mari se aliniază una cu cealaltă. Îndoiți cu grijă capetele urechilor aliniate în sus cu câteva grade (cleștele mic al nasului acționează bine pentru acest lucru). Utilizați fotografiile de mai sus pentru a determina orientarea optimă pentru fiecare claviatură.

Montați luminile, relele, glisorul și butoanele pe panoul principal, ca în prima imagine de mai sus. Comutatoarele glisante sunt atașate cu șuruburi și piulițe M3 x 8mm. Folosind fotografiile de mai sus ca ghid, lipiți cu atenție părțile montate pe urechi folosind lungimi scurte de sârmă de conectare de 22 AWG (am folosit miez solid). Niturile pentru fiecare parte sunt destul de bine etichetate cu privire la ceea ce ar trebui să facă în cazul în care aveți dificultăți în a afla conexiunile din imagini.

Conectați toate pungile + ale benzii de alimentare împreună și toate - pungile ale benzii de alimentare împreună, lăsând suficient fir suplimentar pentru a le atașa la panoul de alimentare. Am folosit conectori molex mici pentru a facilita demontarea pentru întreținere, dacă este necesar.

AVERTISMENT: În timp ce lipiți urechile, plasticul din jurul nitului corespunzător va deveni destul de moale. Încercați să nu puneți nicio presiune pe clapetă în orice direcție, în timp ce lipiți un fir de clemă și timp de aproximativ 10 secunde după aceea. Încercați să reduceți la minimum timpul în care este aplicată căldura atunci când lipiți firele pe urechi. Asigurați-vă că lipirea lipeste firul și ambele urechi de lipit.

Pasul 7: Populați panoul de intrare-ieșire zecimal

NOTĂ: O nouă versiune motorizată a comutatorului rotativ a fost publicată ca instructabilă. Vă rugăm să utilizați:

Minivac 601 (Versiunea 1.0) Comutator rotativ motorizat

în locul acestui pas (dacă nu sunteți mulțumit de versiunea manuală mai simplă prezentată aici).

Piese suplimentare necesare:

• 2 LED-uri de 5 mm - Acestea au ieșit din cutia de gunoi, așa că nu sunt sigur care a fost tensiunea nominală.
• 1 rezistor (opțional) - am folosit un rezistor de 3,1K Ohm și se pare că funcționează bine cu sursa de 12V.
• 1 arbore de 4 mm - am folosit sârmă de pian. Trebuie să aibă cel puțin 45 mm lungime.

Faceți mai ales comutatorul rotativ al imprimantei 3D și comutatorul de închidere bazat pe solenoid înainte de a porni acest panou. Pregătiți și urechile de lipit ca la pasul anterior.

Lipiți corpul comutatorului rotativ pe partea din spate a panoului de intrare-ieșire zecimal, având grijă să aliniați orificiul din partea de jos a corpului cu orificiul central al panoului. De asemenea, asigurați-vă că întrerupătoarele de reed se aliniază exact între cele 16 perechi de urechi de lipit din jurul circumferinței comutatorului.

Lipiți comutatorul de închidere în spate, precum și în a doua imagine de mai sus.

Găsește două găuri suplimentare de 5 mm în panoul de intrare-ieșire zecimal chiar sub textul ARM. Acestea ar trebui să fie la 14 mm distanță de centru la centru și aliniate cu săgețile circulare de pe placa indicatoarelor de direcție a motorului. „Bugul mort” conectează LED-urile împreună pe baza circuitului de mai sus, asigurându-vă că centrele LED-urilor sunt la 14 mm distanță și lipiți-le pe partea din spate a panoului în găurile pe care tocmai le-ați forat. Acestea ar trebui să fie așezate doar parțial în găuri. Lipiți placa indicatoarelor de direcție a motorului în fața panoului, ca în imaginea de mai sus, acoperind găurile.

Sârmă în comutatorul rotativ. Mai întâi scoateți suficientă izolație dintr-un fir cu miez solid de 22 AWG, astfel încât cuprul gol să se înfășoare complet în jurul corpului comutatorului rotativ și să rămână atașat cel puțin 3 inci de fir izolat. Lipiți cu grijă firul gol la cablurile inferioare ale tuturor celor 16 întrerupătoare de reed care le unesc. Ar trebui să porniți și să terminați în poziția arătată de firul galben în imaginea 3 de mai sus, astfel încât firul să poată fi atașat la capătul de lipit ARM al panoului. Cu lungimi scurte de sârmă de 22 AWG, conectați cablul superior de la fiecare întrerupător de reed la borna de lipit corespunzătoare (fire verzi deasupra). Aceste conexiuni necesită un pic de atingere delicată pentru a nu topi plasticul.

Conectați comutatorul de întrerupere și LED-urile pentru indicatoarele de direcție a mișcării pe baza fotografiilor.

Împingeți piulițele M3 în sloturile din partea inferioară a butonului comutatorului rotativ și în partea superioară a rotorului comutatorului rotativ. Înșurubați patru șuruburi M3 x 8 mm din părțile laterale în aceste piulițe până când ajung doar la orificiul arborelui pentru a acționa ca șuruburi fixate. Luați arborele de 4 mm și atașați butonul comutatorului rotativ la un capăt folosind șuruburile de reglare. Glisați arborele cu butonul atașat din partea superioară a panoului de intrare-ieșire zecimal prin orificiul central până când butonul este la aproximativ 2 mm deasupra panoului. Din partea din spate a panoului, glisați rotorul în jos pe arbore în corpul comutatorului rotativ până la capăt, dar nu prea ferm. Aliniați butonul astfel încât să indice în aceeași direcție ca și magnetul inferior al rotorului, apoi strângeți șuruburile rotorului, comutatorul rotativ ar trebui să se rotească liber cu „opriri” la fiecare dintre cele 16 numere.

Pasul 8: Adunarea finală

Atașați panourile populate la cadrul consolei. Am folosit benzi de velcro pentru a le menține în poziție, astfel încât să le pot scoate pentru a face întreținere, dacă este necesar. Rulați firele de la panoul de alimentare la celelalte locații de pe banda de alimentare albastră. Am făcut câteva găuri prin suporturile verticale pentru a trece firele. În imaginea de mai sus este cablul pe care l-am folosit pentru a face acest lucru folosind conectori Molex. Porniți Minivac 601 și folosiți un multimetru pentru a testa dacă toate punctele + și - de pe banda albastră de alimentare se înregistrează ca 12V.

Pasul 9: Realizați cablurile Patch

„Programați” Minivac 601 prin conectarea firelor în punctele de nit pentru diferitele componente creând astfel circuite. Pentru a crea acești conectori de sârmă, veți avea nevoie de următoarele părți:

• 100 Conectori 22-16 Butt End Connectors - Hilitchi 100pcs 22-16 Gauge Butt Izolat Terminale de îmbinare Conectori electrici de sârmă de sârmă de la Amazon
• 100 pini conici - Spaenaur numărul piesei 239-497
• 75 de picioare (aproximativ) de 20 AWG Hookup Wire

De asemenea, este necesar un instrument de sertizare pentru conectori. Am cumpărat următoarele:

Titan 11477 Ratcheting Wire Terminal Crimper de la Amazon

Am creat cabluri patch în 3 lungimi, 8, 16 și 24 inci. Am folosit 3 culori diferite galben, roșu și albastru pentru a face identificarea mai ușoară și pentru că și originalul a făcut-o. Am făcut câte 20 dintre lungimile de 8 (galbene) și 16 (roșii) inci și 10 dintre firele de 24 (albastre) inci. Este posibil să aveți nevoie de mai multe pentru unele dintre experimentele mai avansate.

Utilizați conectorii de capăt și atașați un știft conic la capetele fiecărui fir folosind instrumentul de sertizare. Capătul cu diametru mai mare al știftului conic se introduce în conector. Vezi poza de mai sus. Am constatat că am o conexiune mai solidă cu niturile dacă am introdus știftul conic doar la jumătate în conectorul din cap înainte de sertizare (expunând o parte cu diametru puțin mai mare a conicității). Acest lucru nu părea să afecteze calitatea crimpului.

Pasul 10: Testarea

Acum ar trebui să aveți tot ce aveți nevoie pentru a testa unitatea Minivac 601. Aș sugera să începeți prin a vă alimenta unitatea și a lucra prin „experimentele” răspândite în cele 3 manuale excelente. În ciuda numărului mare de conexiuni care alcătuiesc un Minivac 601, acesta este încă un dispozitiv destul de simplu. În afară de îmbinarea ocazională de lipit rău, nu există multe lucruri care pot merge prost.

În imaginea de mai sus, o variantă a Experimentului 9, releul 2 al Minivac este „programat” să acționeze ca un zăvor. Atingând al doilea buton se va activa releul și se va aprinde lumina 2. Lumina va rămâne aprinsă chiar și după ce butonul a fost eliberat. Apăsarea celui de-al treilea buton va elibera releul și lumina se va stinge.

Pasul 11: Gânduri finale

Proiectele la care lucrez în ultima perioadă urmează același tipar:

• Acestea sunt replici de jucării și dispozitive de calculator din anii '60.
• Au o valoare educațională extraordinară.
• Prezentați modele unice și demne de remarcat.
• Datorită vârstei lor au devenit rare și, prin urmare, scumpe și greu de obținut.
• Și poate cel mai important, ei și designerii lor sunt demni să fie amintiți și onorați.

Minivac 601 verifică toate aceste casete și apoi unele. Între Minivac 601 și un produs ulterior Minivac 6010 care a fost vândut către corporații, zeci de oameni au aflat despre circuitele digitale și conceptele computerului.

Într-adevăr, un dispozitiv foarte interesant, demn de reținut.