Minivac 601 Replica (versione 0.9): 11 passaggi (con immagini)

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

Creato dal pioniere della teoria dell'informazione Claude Shannon come giocattolo educativo per l'insegnamento dei circuiti digitali, il Minivac 601 Digital Computer Kit è stato classificato come un sistema informatico digitale elettromeccanico. Prodotto dalla Scientific Development Corporation nei primi anni '60 è stato venduto per $ 85,00 (circa $ 720 oggi).

Minivac 601 utilizzava relè elettromeccanici come interruttori logici e per l'archiviazione di base. Semplici interruttori DPDT e pulsanti SPDT costituivano gli ingressi binari, con luci per rappresentare le uscite. Un grande quadrante motorizzato permetteva all'utente di inserire numeri decimali o esadecimali, e di emettere numeri, o di agire come un generatore di segnale di clock. Per ulteriori informazioni sul Minivac 601 ecco alcuni riferimenti aggiuntivi:

• Wikipedia
• Centro per la storia dell'informatica
• Archivio computer timeline

L'Instructable presentato qui è per una replica a grandezza naturale di quel Minivac 601 del 1961. Ho cercato di rimanere il più fedele possibile all'originale date le tecnologie e le risorse a mia disposizione. Non ho un'unità "vintage", quindi questa replica è stata costruita sulla base di foto e dei manuali originali disponibili online. Ho incluso questi manuali in formato PDF come parte di questo progetto. Ho portato questi file in un centro di copia locale e li ho fatti stampare come i libretti rilegati a spirale che puoi vedere sopra. Sono davvero contento dei risultati.

Quindi quanto è vicina questa replica?

Dal momento che la "cornice" per il Minivac 601 originale era in legno, sento di aver fatto una riproduzione abbastanza ragionevole. Non sono sicuro di cosa siano stati costruiti i pannelli superiori, ma questa replica è stampata in 3D. L'originale aveva un trasformatore incorporato e utilizzava l'alimentazione di rete. Ho scelto di utilizzare una comune "verruca da muro" da 12V per motivi di sicurezza sostituendo il "fusibile" sul pannello di alimentazione con un jack di alimentazione da 2,1 mm.

L'approvvigionamento delle parti elettroniche è stato piuttosto semplice, tuttavia trovare parti che corrispondessero esattamente all'aspetto dell'originale era più difficile. Ho avuto fortuna sugli interruttori del cursore trovandone alcuni nel mio negozio locale di surplus che sembrano praticamente identici. Le luci che ho trovato nello stesso negozio di surplus non avevano l'aspetto giusto, ma sono stato in grado di stampare in 3D "tappi" per loro che erano più in linea con le fotografie. Ho finito per procurarmi relè che non sembrano male e che potrebbero essere abbinati ancora meglio rimuovendo i coperchi antipolvere trasparenti (ho scelto di non farlo). I pulsanti sono considerevolmente più grandi di quelli originali, ma sono facilmente reperibili e robusti interruttori in stile "arcade", quindi sono andato con loro. Ho progettato l'interruttore rotante appositamente per questo progetto in modo che ottenga voti piuttosto alti per un aspetto autentico. Per i dettagli, vedere il mio interruttore rotante per lo più stampato in 3D.

Il divario più grande, e il motivo per cui chiamo questa versione 0.9, è che la funzionalità del selettore rotativo motorizzato non è stata ancora implementata. Avevo una versione che funzionava ma non era abbastanza affidabile. Quindi torno al tavolo da disegno come si dice per risolvere il problema. Nel frattempo l'interruttore rotante funziona alla grande in modalità manuale. Quindi nel frattempo ho implementato un meccanismo di segnalazione per indicare quando il motore è "impegnato" e in quale direzione deve essere girato il rotore. Per questa versione chiedo all'operatore di essere il motore. In questo modo possono essere eseguiti tutti gli "esperimenti" elencati nei tre manuali. Una volta completata, la versione motorizzata sarà un sostituto "drop-in" solo per il pannello Digital Input-Output.

Passaggio 1: stampa le parti

Risoluzione di stampa: 0,2 mm

Riempimento: 20%

Perimetri: 5 (Tutti i fori nei pannelli superiori dovrebbero essere molto "robusti" per supportare la saldatura delle parti.)

Filamento: AMZ3D PLA in nero, bianco e rosso

Note: Tutte le parti sono state stampate in PLA senza supporti. Per creare un Minivac 601 dovrai stampare le seguenti parti:

• 1 pannello principale - A seconda delle dimensioni del tuo piano di stampa, puoi stampare il pannello principale come 1, 2 o 4 pezzi. La maggior parte probabilmente stamperà 4 pezzi: in basso a sinistra e a destra e in alto a sinistra e a destra. Stampa in nero. Ho impostato una pausa al segno di 2,20 mm per cambiare il filamento in bianco per stampare il testo del pannello.
• 1 striscia di output binario - Stampa come 1 o 2 pezzi. Stampa in blu, metti in pausa a 1,20 mm e passa al bianco per il testo.
• 1 striscia di archiviazione secondaria - Stampa come 1 o 2 pezzi. Stampa in blu, metti in pausa a 1,20 mm e passa al bianco per il testo.
• 1 striscia di input binario - Stampa come 1 o 2 pezzi. Stampa in blu.
• 1 Decimal Input-Output Panel - Stampa in nero, fai una pausa a 2,20 mm e passa al bianco per il testo.
• 1 Pannello di alimentazione - Stampa in nero, fai una pausa a 2,20 mm e passa al bianco per il testo.
• 1 Power Panel Strip - Stampa in blu, fai una pausa a 1,20 mm e passa al bianco per il testo.
• 13 Light Cover (opzionale) - Li ho stampati in rosso per coprire le luci che ho acquistato per farle sembrare più simili all'originale.
• 6 Base relè (opzionale) - Presumo che i relè che altri generano saranno abbastanza vari nelle loro configurazioni di montaggio, quindi ho semplicemente messo dei fori rettangolari nel pannello principale per i relè e ho stampato questi inserti per i relè che ho usato. Dovrebbero semplicemente agganciarsi al pannello principale.
• 1 Indicatori di direzione del motore - Stampa in rosso, fai una pausa a 0,60 mm e passa al testo nero.

Post stampa: installare le strisce blu negli slot appropriati sui vari pannelli in base alle immagini sopra. Ho usato una piccola quantità di Ultra Gel Super Glue per tenerli in posizione. Per le strisce che li hanno, assicurati che i fori dei rivetti siano allineati.

Passaggio 2: costruisci la scatola

Ho tagliato al laser il telaio della console da un singolo pezzo di 2 x 4 piedi di compensato da 1/8 di pollice. In allegato troverete il file di taglio utilizzato. Vedere i disegni sopra per la posizione approssimativa di ogni pezzo all'interno del telaio. I rossi sono i pezzi esterni più alti, i blu leggermente più corti all'interno dei supporti verticali e i gialli all'interno dei supporti orizzontali. I pezzi sono stati per lo più incollati sul posto con alcuni tasselli quadrati da 1/2 pollice e alcuni chiodi a spillo aggiunti per forza.

Ho usato i pannelli stampati del passaggio precedente per determinare l'esatto posizionamento dei pezzi di supporto del telaio. Al termine, i pannelli Main, Power e Decimal Input-Output dovrebbero inserirsi nel telaio ed essere ben supportati dai supporti blu e giallo. Potrebbe essere necessario levigare un po' i bordi di alcuni pannelli per farli aderire, l'ho fatto.

Al termine ho dipinto la console di un colore azzurro simile all'originale.

Passaggio 3: la parte più avvincente della costruzione

Scusa non ho resistito! Per costruire un Minivac 601 è necessario aggiungere molti piccoli rivetti (388 secondo il mio conteggio) ai pannelli anteriori insieme alle corrispondenti alette di saldatura sul retro. I rivetti o gli occhielli forniscono un luogo per inserire e collegare i cavi dei ponticelli utilizzati per creare circuiti e le alette di saldatura consentono di collegare i rivetti agli interruttori, alle luci e così via. Ecco le parti che ho usato (con alcuni pezzi di ricambio aggiunti al conteggio):

• Connettore piatto con terminale a capocorda a bordo liscio 400 - Numero di articolo Digi-Key 36-4004-ND
• 400 Occhielli da 0,089" (2,26 mm) Ottone, stagnato - Numero articolo Digi-Key 36-35-ND

Non erano economici, ma sono sicuro che puoi acquistarli a un prezzo migliore all'estero se sei disposto ad aspettare la spedizione (ero troppo impaziente). Inoltre avrai bisogno di uno strumento per fissare i rivetti. Ho acquistato da Amazon (vedi foto sopra):

CRAFTMEmore Strumento per occhielli Incastonatore per occhielli Incudine e per punzonatrice per l'applicazione di piccoli anelli di tenuta da 0,08" (2 mm) e 0,12" (3 mm)

Ho realizzato una dima per mantenere livellato il pannello su cui stavo lavorando mentre sistemavo l'occhiello (vedi sopra). Ho incluso il file di taglio per la maschera che è stato realizzato con compensato da 1/8 di pollice e un po' di legname di scarto per le bretelle. Taglia due quadrati della stessa misura, uno con il foro incluso e uno senza, e incollali insieme. Aggiungi le bretelle in modo che siano a livello con la parte superiore dell'incudine quando è inserita nel foro.

Per fissare un rivetto, spingerlo attraverso un foro dalla parte anteriore del pannello verso la parte posteriore. Posiziona il piccolo foro di un capocorda di saldatura sul rivetto sporgente. Posiziona la testa del rivetto al centro dell'incudine (il retro del pannello deve essere rivolto verso l'alto). Inserire l'asta del rivettatore (chiamato martello) nel foro del rivetto e quando tutto è allineato picchiettare energicamente il martello per rivetti alcune volte con un piccolo martello. Il capocorda di saldatura dovrebbe ora essere saldamente fissato al pannello e il foro del rivetto non dovrebbe essere ostruito. Ripeti altre 387 volte. Credimi, diventerai molto bravo in questo!

Nella foto sopra è il retro del pannello Decimal Input-Output con tutti i suoi rivetti e alette installati. Vedere alcune delle immagini seguenti in questo Instructable per determinare l'orientamento ottimale delle alette di saldatura per gli altri pannelli.

Passaggio 4: procurarsi le parti

I componenti principali utilizzati in questa build Minivac 601 sono i seguenti:

• 13 luci per montaggio a pannello da 12 V: le ho trovate in un negozio di surplus locale per un paio di dollari l'una. Hanno un diametro di montaggio di circa 15 mm.
• 7 Interruttori a scorrimento per montaggio a pannello DPDT - Ancora una volta trovati nel negozio di surplus a buon mercato. I fori di montaggio devono essere distanti 28 mm da centro a centro e sono montati sotto i pannelli. Trovare quelli con i cursori rossi per abbinare l'originale è stato un bonus. Ho usato bulloni M3 x 8 mm con dadi per fissarli in posizione.
• 6 Interruttori a pulsante SPDT per montaggio a pannello - Codice Digi-Key 1568-1476-ND (rosso).
• 6 relè DPDT da 12 V - NTE Electronics R14-11D10-12 Serie R14 relè CC per uso generico da Amazon
• 1 Jack di alimentazione per montaggio a pannello - Questo dovrebbe corrispondere alla spina di qualsiasi trasformatore da 12 V 2 A "verruca da parete" che scegli per questo progetto.
• 1 Rotary Switch: utilizzare il Rotary Switch Instructable per lo più stampato in 3D per creare il commutatore rotante, ma utilizzare i file STL forniti qui per farlo. Questi file forniscono un vero albero da 4 mm (invece di 1/8 di pollice) e ho aggiunto viti di fermo per entrambe le parti del rotore e della manopola.
• 1 Interruttore di spegnimento - Utilizzare l'interruttore di spegnimento basato su solenoide istruibile per creare l'interruttore di spegnimento.

Passaggio 5: popolare il pannello di alimentazione

Parti aggiuntive richieste:

• 1 Regolatore di tensione da 12 V: utilizzare una parte T7812 classificata a 2 A o superiore.
• Condensatore 1.33 uF
• Condensatore 1.1 uF (opzionale)

Inizia montando la luce, l'interruttore a scorrimento e il jack di alimentazione sul pannello come nella prima immagine sopra. Per alimentare il Minivac 601 ho usato un regolatore di tensione a 12V che ho appena "incastrato" nella parte inferiore dei componenti del pannello. Vedere lo schema e le immagini sopra per i dettagli. Una volta terminato il cablaggio dell'alimentatore, dovresti essere in grado di collegare il trasformatore e la luce del pannello dovrebbe accendersi. Con un test multimetro ottieni una lettura a 12V dai punti + e - sulla ciabatta blu.

Note sul pannello di alimentazione:

• Ho costruito il pannello di alimentazione prima di iniziare a usare i capicorda a saldare, quindi la costruzione era leggermente diversa. In questo caso ho "avvolto" i rivetti con filo di rame nudo 22 AWG, quindi li ho fissati in posizione con l'incudine e il martello. Per Matrix funziona abbastanza bene, ma il processo di avvolgimento è stato piuttosto noioso. Se dovessi rifarlo userei le alette di saldatura.
• L'alimentatore è collegato ai punti di ciabatta + e - sul pannello, inoltre c'è un piccolo connettore molex per collegare i punti di ciabatta dal pannello principale. Ciò consente di rimuovere facilmente tutti i pannelli per la manutenzione.
• Per ora c'è un altro paio di cavi di alimentazione nastrati che posso usare per il motore del Rotary Switch per la versione 1.0.

Passaggio 6: popolare il pannello principale

Preparare le alette di saldatura ruotando ciascuna coppia di alette sul pannello principale l'una verso l'altra (usando il rivetto come perno) fino a quando i fori grandi non si allineano l'uno con l'altro. Piegare con cautela le estremità delle alette allineate di alcuni gradi (una piccola pinza ad ago va bene per questo). Usa le foto sopra per determinare l'orientamento ottimale per ogni capocorda.

Montare le luci, i relè, il cursore e gli interruttori a pulsante sul pannello principale come nella prima immagine sopra. Gli interruttori a scorrimento sono fissati con bulloni e dadi M3 x 8 mm. Usando le foto sopra come guida, saldare con cura le parti montate alle alette utilizzando brevi tratti di cavo di collegamento 22 AWG (ho usato un nucleo solido). I rivetti per ogni parte sono abbastanza ben etichettati su ciò che dovrebbero fare nel caso in cui tu abbia difficoltà a capire i collegamenti dalle immagini.

Collega tutti i capi della ciabatta + insieme e tutti i capi della ciabatta - lasciando abbastanza filo extra per collegarli al pannello di alimentazione. Ho usato piccoli connettori molex per facilitare lo smontaggio per la manutenzione, se necessario.

ATTENZIONE: Durante la saldatura delle alette, la plastica attorno al rivetto corrispondente diventerà piuttosto morbida. Cerca di non esercitare alcuna pressione sul capocorda in nessuna direzione mentre stai saldando un filo al capocorda e per circa 10 secondi dopo. Cerca di ridurre al minimo il tempo di applicazione del calore durante la saldatura dei fili ai capicorda. Assicurati che la saldatura si unisca al filo e ad entrambi i capicorda.

Passaggio 7: popolare il pannello di input-output decimale

NOTA: una nuova versione motorizzata del Rotary Switch è stata pubblicata come Instructable. Si prega di utilizzare:

Commutatore rotativo motorizzato Minivac 601 (versione 1.0)

invece di questo passaggio (a meno che tu non sia soddisfatto della versione manuale più semplice presentata qui).

Parti aggiuntive richieste:

• 2 LED da 5 mm - Questi erano fuori dalla mia spazzatura, quindi non sono sicuro di quale fosse la tensione nominale.
• 1 Resistore (opzionale) - Ho usato un resistore da 3.1K Ohm e sembra funzionare bene con l'alimentazione a 12V.
• 1 Albero da 4 mm - Ho usato il filo per pianoforte. Deve essere lungo almeno 45 mm.

Realizzare l'interruttore rotante per la maggior parte della stampante 3D e l'interruttore di arresto basato su solenoide Instructables prima di avviare questo pannello. Preparare anche i capicorda di saldatura come nel passaggio precedente.

Incollare il Corpo del Rotary Switch sul retro del Decimal Input-Output Panel facendo attenzione ad allineare il foro nella parte inferiore del Corpo con il foro centrale del Pannello. Assicurati inoltre che gli interruttori reed siano allineati con precisione tra le 16 coppie di alette di saldatura attorno alla circonferenza dell'interruttore.

Incolla l'interruttore di spegnimento sul retro e nella seconda immagine sopra.

Praticare altri due fori da 5 mm nel pannello Decimal Input-Output appena sotto il testo ARM. Dovrebbero essere distanti 14 mm da centro a centro e allineati con le frecce circolari sulla piastra degli indicatori di direzione del motore. "Dead bug" cablare i LED insieme in base al circuito sopra assicurandosi che i centri dei LED siano distanti 14 mm e incollarli sul retro del pannello nei fori che hai appena praticato. Dovrebbero essere inseriti solo parzialmente nei fori. Incollare la piastra degli indicatori di direzione del motore sulla parte anteriore del pannello come nell'immagine sopra coprendo i fori.

Filo nel Rotary Switch. Per prima cosa spellare una quantità sufficiente di isolamento da un filo a nucleo solido da 22 AWG in modo che il rame nudo si avvolga completamente attorno al corpo del commutatore rotante e rimangano almeno 3 pollici di filo isolato attaccato. Saldare con cura il filo nudo ai cavi inferiori di tutti i 16 interruttori reed unendoli insieme. Dovresti iniziare e finire nella posizione mostrata dal filo giallo nella figura 3 sopra in modo che il filo possa essere collegato al capocorda di saldatura ARM del pannello. Con brevi lunghezze di cavo 22 AWG, collegare il cavo superiore di ciascun interruttore reed al relativo capocorda di saldatura (cavi verdi sopra). Queste connessioni richiedono un tocco un po' delicato per non sciogliere la plastica.

Cablare l'interruttore di interruzione e i LED per gli indicatori di direzione del movimento in base alle foto.

Spingere i dadi M3 nelle fessure nella parte inferiore della manopola del Rotary Switch e nella parte superiore del rotore del Rotary Switch. Avvitare quattro bulloni M3 x 8 mm dai lati in questi dadi finché non raggiungono appena il foro dell'albero per fungere da viti di fermo. Prendere l'asta da 4 mm e fissare la manopola del commutatore rotante a un'estremità utilizzando le viti di fermo. Far scorrere l'asta con la manopola fissata dalla parte superiore del pannello di input/output decimale attraverso il foro centrale finché la manopola non si trova a circa 2 mm sopra il pannello. Dal lato posteriore del pannello, far scorrere il rotore lungo l'albero nel corpo dell'interruttore rotante fino in fondo, ma non troppo saldamente. Allineare la manopola in modo che punti nella stessa direzione del magnete inferiore del rotore, quindi serrare le viti di fissaggio del rotore. Il Rotary Switch dovrebbe ruotare liberamente con "fermi" in corrispondenza di ciascuno dei 16 numeri.

Passaggio 8: assemblaggio finale

Fissare i pannelli popolati al telaio della console. Ho usato le strisce di velcro per tenerli in posizione in modo da poterli estrarre per fare la manutenzione, se necessario. Fai passare i cavi dal pannello di alimentazione alle altre posizioni sulla ciabatta blu. Ho praticato dei fori attraverso i supporti verticali per far passare i fili. Nella foto sopra è il cavo che ho usato per farlo utilizzando i connettori Molex. Accendi il Minivac 601 e usa un multimetro per verificare che tutti i punti + e - sulla ciabatta blu registrino come 12V.

Passaggio 9: creare i cavi patch

Si "programma" il Minivac 601 inserendo dei fili nei punti dei rivetti per i vari componenti creando così dei circuiti. Per creare questi connettori a filo avrai bisogno delle seguenti parti:

• 100 connettori di estremità di testa calibro 22-16 - Hilitchi 100 pezzi terminali di giunzione isolati calibro 22-16 connettori a crimpare per cavi elettrici da Amazon
• 100 perni conici - Spaenaur codice 239-497
• 75 piedi (o giù di lì) di cavo di collegamento da 20 AWG

È inoltre necessario uno strumento di crimpatura per i connettori. Ho acquistato quanto segue:

Titan 11477 Cricchetto per capicorda a cricchetto di Amazon

Ho creato cavi patch in 3 lunghezze, 8, 16 e 24 pollici. Ho usato 3 diversi colori giallo, rosso e blu per rendere più facile l'identificazione e perché lo faceva anche l'originale. Ho realizzato 20 ciascuna delle lunghezze da 8 (giallo) e 16 (rosso) in pollici e 10 dei fili da 24 pollici (blu). Potresti aver bisogno di più per alcuni degli esperimenti più avanzati.

Utilizzare i connettori terminali e collegare un perno conico alle estremità di ciascun filo utilizzando lo strumento di crimpatura. L'estremità di diametro maggiore del perno conico viene inserita nel connettore. Vedi l'immagine sopra. Ho scoperto che ho ottenuto una connessione più solida con i rivetti se ho inserito solo il perno conico a circa 1/2 via nel connettore di testa prima di crimpare (esponendo una parte di diametro leggermente più grande del cono). Questo non sembra influenzare la qualità della piegatura.

Passaggio 10: test

Ora dovresti avere tutto ciò di cui hai bisogno per testare il Minivac 601. Ti suggerirei di iniziare accendendo la tua unità e lavorando attraverso gli "esperimenti" sparsi nei 3 eccellenti manuali. Nonostante il gran numero di connessioni che compongono un Minivac 601 è comunque un dispositivo piuttosto semplice. A parte l'occasionale giunto di saldatura difettoso, non c'è molto che possa andare storto.

Nell'immagine sopra, una variante dell'Esperimento 9, il relè 2 del Minivac è "programmato" per agire da fermo. Toccando il 2° pulsante si attiverà il relè e si accenderà la luce 2. La luce rimarrà accesa anche dopo aver rilasciato il pulsante. Premendo il 3° pulsante si rilascerà il relè e la luce si spegnerà.

Passaggio 11: considerazioni finali

I progetti a cui sto lavorando ultimamente seguono tutti lo stesso schema:

• Sono repliche di fantastici giocattoli e dispositivi per computer degli anni '60.
• Hanno un enorme valore educativo.
• Presentano design unici e degni di nota.
• A causa della loro età sono diventati rari e quindi costosi e difficili da ottenere.
• E forse la cosa più importante è che loro e i loro designer sono degni di essere ricordati e onorati.

Il Minivac 601 controlla tutte queste caselle e poi alcune. Tra il Minivac 601 e un prodotto successivo, il Minivac 6010, che è stato venduto alle aziende, decine di persone hanno imparato a conoscere circuiti digitali e concetti di computer.

Davvero un dispositivo molto interessante che vale la pena ricordare.