Minivac 601 Replica (versie 0.9): 11 stappen (met afbeeldingen)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Gemaakt door informatietheoriepionier Claude Shannon als educatief speelgoed voor het aanleren van digitale circuits, werd de Minivac 601 Digital Computer Kit aangekondigd als een elektromechanisch digitaal computersysteem. Geproduceerd door Scientific Development Corporation in de vroege jaren 60 werd het verkocht voor $ 85,00 (ongeveer $ 720 vandaag).

Minivac 601 gebruikte elektromechanische relais als logische schakelaars en voor zeer eenvoudige opslag. Eenvoudige DPDT-schakelaars en SPDT-drukknoppen vormden de binaire ingangen, met lampjes om de uitgangen weer te geven. Een grote gemotoriseerde wijzerplaat stelde de gebruiker in staat om decimale of hexadecimale getallen in te voeren en om nummers uit te voeren, of om op te treden als een kloksignaalgenerator. Voor meer informatie over de Minivac 601 zijn hier enkele aanvullende referenties:

• Wikipedia
• Centrum voor Informaticageschiedenis
• Tijdlijn computerarchief

De hier gepresenteerde Instructable is voor een replica op ware grootte van die Minivac 601 uit 1961. Ik heb geprobeerd zo trouw mogelijk aan het origineel te blijven, gezien de technologieën en middelen die voor mij beschikbaar zijn. Ik heb geen "vintage" apparaat, dus deze replica is gemaakt op basis van foto's en van de originele handleidingen die online beschikbaar waren. Ik heb deze handleidingen in PDF-formaat opgenomen als onderdeel van dit project. Ik bracht deze bestanden naar een plaatselijk kopieercentrum en liet ze afdrukken zoals de spiraalgebonden boekjes die je hierboven kunt zien. Ik ben echt blij met de resultaten.

Dus hoe dichtbij is deze replica?

Aangezien "frame" voor de originele Minivac 601 van hout was gemaakt, heb ik het gevoel dat ik een redelijk redelijke reproductie heb gemaakt. Ik weet niet zeker waar de bovenpanelen van zijn gemaakt, maar deze replica's zijn 3D-geprint. Het origineel had een ingebouwde transformator en gebruikte netstroom. Om veiligheidsredenen heb ik ervoor gekozen om een gewone 12V "muurwrat" te gebruiken en de "zekering" op het voedingspaneel te vervangen door een 2,1 mm voedingsaansluiting.

Het vinden van de elektronische onderdelen was vrij eenvoudig, maar het was moeilijker om onderdelen te vinden die precies overeenkwamen met het uiterlijk van het origineel. Ik had geluk met de schuifregelaars en vond er een paar in mijn plaatselijke overtollige winkel die vrijwel identiek lijken. De lampen die ik in dezelfde winkel vond, zagen er niet goed uit, maar ik kon er "caps" voor 3D printen die meer in lijn waren met de foto's. Uiteindelijk heb ik relais gekocht die er niet al te slecht uitzien, en die nog beter kunnen worden aangepast door de doorzichtige stofkappen te verwijderen (ik heb ervoor gekozen om dat niet te doen). De drukknoppen zijn aanzienlijk groter dan die van het origineel, maar ze zijn gemakkelijk verkrijgbaar en robuuste schakelaars in "arcade" -stijl, dus ik ging met ze mee. Ik heb de draaischakelaar speciaal voor dit project ontworpen, zodat hij behoorlijk hoge cijfers krijgt voor een authentieke uitstraling. Zie mijn meestal 3D-geprinte Rotary Switch Instructable voor meer informatie.

Het grootste gat, en de reden dat ik deze versie 0.9 noem, is dat de functionaliteit van de gemotoriseerde draaischakelaar nog niet is geïmplementeerd. Ik had een versie die wel werkte, maar niet echt betrouwbaar genoeg was. Dus ik ga terug naar de tekentafel zoals ze zeggen om dat op te lossen. Ondertussen werkt de draaischakelaar prima in handmatige modus. Dus heb ik in de tussentijd een signaleringsmechanisme geïmplementeerd om aan te geven wanneer de motor "aangrijpt" en in welke richting de rotor moet worden gedraaid. Voor deze versie vraag ik de operator om de motor te zijn. Op deze manier kunnen alle "experimenten" die in de drie handleidingen worden vermeld, worden uitgevoerd. Wanneer voltooid, zal de gemotoriseerde versie een "drop-in" vervanging zijn voor alleen het Digital Input-Output-paneel.

Stap 1: Druk de onderdelen af

Afdrukresolutie: 0,2 mm

Invulling: 20%

Omtrek: 5 (Alle gaten in de bovenpanelen moeten zeer "robuust" zijn om het solderen van onderdelen te ondersteunen.)

Filament: AMZ3D PLA in zwart, wit en rood

Opmerkingen: Alle onderdelen zijn geprint in PLA zonder steunen. Om een Minivac 601 te maken, moet u de volgende onderdelen afdrukken:

• 1 Hoofdpaneel - Afhankelijk van de grootte van uw printbed kunt u het hoofdpaneel als 1, 2 of 4 stuks bedrukken. De meesten zullen waarschijnlijk 4 stuks afdrukken: linksonder en rechts en linksboven en rechtsboven. Afdrukken in zwart. Ik heb een pauze ingesteld bij de markering van 2,20 mm om het filament in wit te veranderen om de paneeltekst af te drukken.
• 1 binaire uitvoerstrook - Druk af als 1 of 2 stuks. Print in blauw, pauzeer bij 1,20 mm en schakel over naar wit voor tekst.
• 1 secundaire opbergstrook - Bedrukking als 1 of 2 stuks. Print in blauw, pauzeer bij 1,20 mm en schakel over naar wit voor tekst.
• 1 binaire invoerstrook - Druk af als 1 of 2 stuks. Afdrukken in blauw.
• 1 Decimaal invoer-uitvoerpaneel - Druk af in zwart, pauzeer bij 2,20 mm en schakel over naar wit voor tekst.
• 1 Power Panel - Print in zwart, pauzeer bij 2,20 mm en schakel over naar wit voor tekst.
• 1 Power Panel Strip - Print in blauw, pauzeer bij 1,20 mm en schakel over naar wit voor tekst.
• 13 Light Cover (optioneel) - Ik heb deze in rood afgedrukt om de lichten die ik heb gekocht af te dekken om ze meer op het origineel te laten lijken.
• 6 Relaisbasis (optioneel) - Ik neem aan dat de relais die anderen gebruiken behoorlijk gevarieerd zullen zijn in hun montageconfiguraties, dus ik heb gewoon rechthoekige gaten in het hoofdpaneel voor relais geplaatst en deze inzetstukken afgedrukt voor de relais die ik heb gebruikt. Ze zouden gewoon in het hoofdpaneel moeten klikken.
• 1 Motorrichtingaanwijzers - Druk in rood af en pauzeer bij 0,60 mm en schakel over naar zwarte tekst.

Na het afdrukken: installeer de blauwe strips in de juiste sleuven op de verschillende panelen op basis van de bovenstaande afbeeldingen. Ik heb een kleine hoeveelheid Ultra Gel Super Glue gebruikt om ze op hun plaats te houden. Zorg ervoor dat de klinknagelgaten op één lijn liggen voor de stroken die ze hebben.

Stap 2: Bouw de doos

Ik heb het consoleframe met een laser uit een enkel stuk van 2 x 4 voet van 1/8 inch multiplex gesneden. Bijgevoegd vindt u het gebruikte knipbestand. Zie de tekeningen hierboven voor de ruwe positie van elk stuk binnen het frame. Rood zijn de hoogste buitenstukken, blauw iets korter binnen verticale steunen en geel binnen horizontale steunen. Stukken werden meestal op hun plaats gelijmd met ongeveer 1/2 inch vierkante pluggen en een paar brad-spijkers toegevoegd voor sterkte.

Ik heb de bedrukte panelen uit de vorige stap gebruikt om de exacte plaatsing van de steunstukken van het frame te bepalen. Als u klaar bent, moeten de hoofd-, stroom- en decimale invoer-uitvoerpanelen in het frame passen en goed worden ondersteund door de blauwe en gele steunen. Misschien moet je de randen van sommige panelen een beetje schuren om ze passend te krijgen, dat heb ik gedaan.

Toen ik klaar was, schilderde ik de console in een lichtblauwe kleur, dicht bij het origineel.

Stap 3: Het meest meeslepende deel van de build

Sorry dat ik het niet kon laten! Om een Minivac 601 te bouwen, moet je veel kleine klinknagels (388 volgens mijn telling) aan de voorpanelen toevoegen, samen met de bijbehorende soldeerlippen aan de achterkant. De klinknagels of oogjes bieden een plaats om de jumperdraden die worden gebruikt om circuits te maken, in te steken en aan te sluiten, en met de soldeernokken kunt u de klinknagels aan de schakelaars, lichten en dergelijke bevestigen. Dit zijn de onderdelen die ik heb gebruikt (met een paar reserveonderdelen toegevoegd aan de telling):

• 400 platte kabelschoen met gladde rand - Digi-Key onderdeelnummer 36-4004-ND
• 400 0,089" (2,26 mm) Oogjes Messing, vertind - Digi-Key onderdeelnummer 36-35-ND

Ze waren niet goedkoop, maar ik weet zeker dat je ze in het buitenland tegen een betere prijs kunt kopen als je bereid bent te wachten op de verzending (ik was te ongeduldig). Daarnaast heb je een tool nodig om de klinknagels in te stellen. Ik kocht het volgende van Amazon (zie de foto's hierboven):

CRAFTMEmore Grommet Tool Eyelet Punch Setter Aambeeld en Perforator Cutter voor het aanbrengen van 0,08" (2 mm) & 0,12" (3 mm) Tiny Grommets

Ik heb een mal gemaakt om het paneel waar ik aan werkte waterpas te houden terwijl ik het oogje plaatste (zie hierboven). Ik heb het snijbestand voor de mal bijgevoegd die is gemaakt met multiplex van 1/8 inch en wat schroot voor de risers. Knip twee vierkanten van dezelfde grootte, een met het gat erbij en een zonder, en lijm ze aan elkaar. Voeg de risers toe zodat ze gelijk zijn met de bovenkant van het aambeeld wanneer het in het gat zit.

Om een klinknagel te plaatsen, duwt u deze door een gat van de voorkant van het paneel naar de achterkant. Plaats het kleine gaatje van een soldeerlip over de uitstekende klinknagel. Plaats de kop van de klinknagel op het midden van het aambeeld (de achterkant van het paneel moet naar boven wijzen). Steek de schacht van de klinknagelzetter (een hamer genoemd) in het klinknagelgat en als alles op één lijn ligt, tikt u een paar keer scherp op de klinkhamer met een kleine hamer. De soldeerlip moet nu stevig op het paneel zijn bevestigd en het klinknagelgat moet vrij zijn. Herhaal nog 387 keer. Geloof me, je wordt hier heel goed in!

Hierboven afgebeeld is de achterkant van het Decimal Input-Output-paneel met al zijn klinknagels en nokken geïnstalleerd. Zie enkele van de volgende afbeeldingen in deze Instructable om de optimale oriëntatie van de soldeerlippen voor de andere panelen te bepalen.

Stap 4: Koop de onderdelen

De belangrijkste componenten die in deze Minivac 601-build worden gebruikt, zijn als volgt:

• 13 12V paneelgemonteerde lampen - Ik vond deze in een plaatselijke winkel voor een paar dollar per stuk. Ze hebben een montagediameter van ongeveer 15 mm.
• 7 DPDT Panel Mount Slider Switches - Wederom goedkoop te vinden in de overtollige winkel. De montagegaten moeten hart op hart 28 mm uit elkaar liggen en worden onder de panelen gemonteerd. Het vinden van degenen met rode schuifregelaars die bij het origineel passen, was een bonus. Ik gebruikte M3 x 8 mm bouten met moeren om ze op hun plaats te bevestigen.
• 6 SPDT paneelgemonteerde drukknopschakelaars - Digi-Key onderdeelnummer 1568-1476-ND (rood).
• 6 12V DPDT-relais - NTE Electronics R14-11D10-12-serie R14 DC-relais voor algemeen gebruik van Amazon
• 1 paneelgemonteerde voedingsaansluiting - Deze moet overeenkomen met de stekker van de 12V 2A "wall wart" -transformator die u voor dit project kiest.
• 1 draaischakelaar - Gebruik de Instructable Meestal 3D-geprinte draaischakelaar om de draaischakelaar te maken, maar gebruik de STL-bestanden die hier worden verstrekt om dit te doen. Deze vijlen zorgen voor een echte 4 mm as (in plaats van 1/8 inch) en ik heb stelschroeven toegevoegd voor zowel de rotor- als de knoponderdelen.
• 1 afsluitschakelaar - Gebruik de Instructable Solenoid Based Shutoff Switch om de afsluitschakelaar te maken.

Stap 5: Vul het Power Panel in

Extra benodigde onderdelen:

• 1 12v-spanningsregelaar - Gebruik een T7812-onderdeel met een vermogen van 2 A of beter.
• 1.33 uF-condensator
• 1.1 uF condensator (optioneel)

Begin met het monteren van het licht, de schuifschakelaar en de stroomaansluiting op het paneel zoals in de eerste afbeelding hierboven. Om de Minivac 601 van stroom te voorzien, gebruikte ik een 12V-spanningsregelaar die ik gewoon "dead bugged" aan de onderkant van de paneelcomponenten had. Zie het schema en de afbeeldingen hierboven voor details. Wanneer u klaar bent met het bedraden van de voeding, moet u de transformator kunnen aansluiten en moet het paneellampje gaan branden. Met een multimeter test krijg je een 12V uitlezing van de + en - punten op de blauwe stekkerdoos.

Opmerkingen over het voedingspaneel:

• Ik heb het voedingspaneel gebouwd voordat ik soldeerlippen ging gebruiken, dus de constructie was een beetje anders. In dit geval heb ik de klinknagels "omwikkeld" met blank 22 AWG koperdraad en vervolgens op hun plaats gezet met het aambeeld en de hamer. Voor de Matrix werkt dit redelijk goed, maar het inpakproces was behoorlijk vervelend. Als ik het opnieuw zou moeten doen, zou ik de soldeerlippen gebruiken.
• De voeding wordt aangesloten op de + en - stekkerdozen op het paneel. Daarnaast is er een kleine molex connector om de stekkerdozen van het hoofdpaneel te bevestigen. Hierdoor kunnen alle panelen eenvoudig worden verwijderd voor onderhoud.
• Er is nu een extra paar stroomdraden afgeplakt die ik mag gebruiken voor de Rotary Switch-motor voor versie 1.0.

Stap 6: Vul het hoofdpaneel in

Bereid de soldeerlippen voor door elk paar nokken op het hoofdpaneel naar elkaar toe te draaien (gebruik de klinknagel als spil) totdat de grote gaten op één lijn liggen met elkaar. Buig de uiteinden van de uitgelijnde nokken voorzichtig een paar graden omhoog (een kleine punttang werkt hiervoor goed). Gebruik de bovenstaande foto's om de optimale oriëntatie voor elke lug te bepalen.

Monteer de lichten, relais, schuifregelaars en drukknopschakelaars op het hoofdpaneel zoals in de eerste afbeelding hierboven. De schuifschakelaars zijn bevestigd met M3 x 8 mm bouten en moeren. Gebruik de bovenstaande foto's als richtlijn en soldeer de gemonteerde onderdelen voorzichtig aan de nokken met behulp van korte stukken 22 AWG-aansluitdraad (ik gebruikte een massieve kern). De klinknagels voor elk onderdeel zijn vrij goed geëtiketteerd over wat ze zouden moeten doen voor het geval je het moeilijk vindt om de aansluitingen op de foto's te achterhalen.

Verbind alle + stekkerdozen met elkaar en alle - stekkerdozen met elkaar en laat genoeg extra draad over om ze aan het Power Panel te bevestigen. Ik heb kleine molex-connectoren gebruikt om demontage voor onderhoud indien nodig gemakkelijker te maken.

WAARSCHUWING: Tijdens het solderen van de lugs wordt het plastic rond de bijbehorende klinknagel vrij zacht. Probeer in geen enkele richting druk uit te oefenen op de lug terwijl u een draad aan de lug soldeert en ongeveer 10 seconden daarna. Probeer de tijd die warmte wordt toegepast te minimaliseren bij het solderen van de draden aan de lugs. Zorg ervoor dat het soldeer aansluit op de draad en beide soldeerlippen.

Stap 7: Vul het decimale invoer-uitvoerpaneel in

OPMERKING: een nieuwe gemotoriseerde versie van de Rotary Switch is gepubliceerd als een Instructable. Gebruik alstublieft:

Minivac 601 (Versie 1.0) Gemotoriseerde Draaischakelaar

in plaats van deze stap (tenzij u tevreden bent met de eenvoudigere handmatige versie die hier wordt gepresenteerd).

Extra benodigde onderdelen:

• 2 5 mm LED's - Deze kwamen uit mijn junkbox, dus ik weet niet zeker wat de nominale spanning was.
• 1 Weerstand (optioneel) - Ik heb een weerstand van 3,1K Ohm gebruikt en deze lijkt goed te werken met de 12V-voeding.
• 1 4 mm schacht - Ik gebruikte pianodraad. Deze moet minimaal 45 mm lang zijn.

Maak de meestal 3D-printer Rotary Switch en de Solenoid Based Shutoff Switch Instructables voordat u dit paneel start. Bereid ook de soldeerlippen voor zoals in de vorige stap.

Lijm de behuizing van de draaischakelaar op de achterkant van het decimale invoer-/uitvoerpaneel en zorg ervoor dat het gat in de onderkant van het lichaam op één lijn ligt met het middelste gat van het paneel. Zorg er ook voor dat de reed-schakelaars precies zijn uitgelijnd tussen de 16 paar soldeernokken rond de omtrek van de schakelaar.

Lijm de afsluitschakelaar zowel aan de achterkant als in de tweede afbeelding hierboven.

Boor twee extra gaten van 5 mm in het decimale invoer-uitvoerpaneel net onder de ARM-tekst. Ze moeten hart op hart 14 mm uit elkaar liggen en uitgelijnd zijn met de cirkelvormige pijlen op het plaatje van de richtingaanwijzers van de motor. "Dead bug" bedraad de LED's aan elkaar op basis van het bovenstaande circuit en zorg ervoor dat de middelpunten van de LED's 14 mm uit elkaar liggen en lijm ze aan de achterkant van het paneel in de gaten die u zojuist hebt geboord. Ze mogen slechts gedeeltelijk in de gaten worden geplaatst. Lijm de plaat met de richtingaanwijzers van de motor aan de voorkant van het paneel zoals in de afbeelding hierboven om de gaten te bedekken.

Draad in de Rotary Switch. Strip eerst voldoende isolatie van een 22 AWG massieve kerndraad zodat het blanke koper volledig om de behuizing van de draaischakelaar wikkelt en er nog minstens 3 inch geïsoleerde draad over is. Soldeer voorzichtig de blote draad aan de onderste draden van alle 16 reed-schakelaars die ze met elkaar verbinden. U moet beginnen en eindigen in de positie die wordt aangegeven door de gele draad in afbeelding 3 hierboven, zodat de draad kan worden bevestigd aan de ARM-soldeerlip van het paneel. Met korte lengtes van 22 AWG-draad sluit u de bovenste draad van elke reed-schakelaar aan op de bijbehorende soldeerlip (groene draden hierboven). Deze verbindingen vereisen een beetje een delicate aanraking om het plastic niet te smelten.

Sluit de afsnijschakelaar en de LED's voor de bewegingsrichtingaanwijzers aan op basis van de foto's.

Duw de M3-moeren in de sleuven in de onderkant van de Rotary Switch Knop en de bovenkant van de Rotary Switch Rotor. Schroef vier M3 x 8 mm bouten vanaf de zijkanten in deze moeren totdat ze net het asgat bereiken om als stelschroeven te dienen. Neem de 4 mm as en bevestig de Rotary Switch Knop aan het ene uiteinde met behulp van de stelschroeven. Schuif de as met de knop bevestigd vanaf de bovenkant van het decimale invoer-/uitvoerpaneel door het middelste gat totdat de knop ongeveer 2 mm boven het paneel is. Schuif de rotor vanaf de achterkant van het paneel zo ver mogelijk naar beneden over de as in de behuizing van de Rotary Switch, maar niet te stevig. Lijn de knop uit zodat deze in dezelfde richting wijst als de onderste magneet van de rotor en draai vervolgens de rotorstelschroeven vast. De Rotary Switch moet vrij kunnen draaien met "stops" bij elk van de 16 nummers.

Stap 8: Eindmontage

Bevestig de gevulde panelen aan het consoleframe. Ik heb klittenbandstrips gebruikt om ze op hun plaats te houden, zodat ik ze eruit kon halen om indien nodig onderhoud uit te voeren. Leid de draden van het voedingspaneel naar de andere locaties op de blauwe stekkerdoos. Ik heb wat gaten door de verticale steunen geboord om de draden te laten lopen. Hierboven afgebeeld is de kabel die ik hiervoor gebruikte met behulp van Molex-connectoren. Zet de Minivac 601 aan en gebruik een multimeter om te testen of alle + en - punten op de blauwe stekkerdoos als 12V registreren.

Stap 9: Maak de patchkabels

Je "programmeert" de Minivac 601 door draden in de klinknagels van de verschillende componenten te steken en zo schakelingen te creëren. Om deze draadverbinders te maken heb je de volgende onderdelen nodig:

• 100 22-16 Gauge Butt End Connectors - Hilitchi 100st 22-16 Gauge Butt Geïsoleerde Splice Terminals Elektrische draad Crimp Connectors van Amazon
• 100 conische pennen - Spaenaur onderdeelnummer 239-497
• 75 voet (of zo) van 20 AWG aansluitdraad

Ook is een krimptang nodig voor de connectoren. Ik heb het volgende gekocht:

Titan 11477 Ratcheting Wire Terminal Crimper van Amazon

Ik heb patchkabels gemaakt in 3 lengtes, 8, 16 en 24 inch. Ik heb 3 verschillende kleuren geel, rood en blauw gebruikt om de identificatie te vergemakkelijken en omdat het origineel dat ook deed. Ik maakte 20 elk van de 8 (gele) en 16 (rode) inch lengtes, en 10 van de 24 (blauwe) inch draden. Mogelijk hebt u meer nodig voor sommige van de meer geavanceerde experimenten.

Gebruik de butt-end connectoren en bevestig een conische pin aan de uiteinden van elke draad met behulp van het krimpgereedschap. Het uiteinde met de grotere diameter van de conische pin wordt in de connector gestoken. Zie de afbeelding hierboven. Ik ontdekte dat ik een stevigere verbinding met de klinknagels kreeg als ik de tapse pen slechts ongeveer een halve weg in de stootverbinder steek voordat ik krimp (waardoor een deel van de tapsheid met een iets grotere diameter zichtbaar wordt). Dit leek de kwaliteit van de krimp niet te beïnvloeden.

Stap 10: Testen

Je zou nu alles moeten hebben wat je nodig hebt om een proefrit met de Minivac 601 te maken. Ik zou je willen aanraden om te beginnen met het opstarten van je apparaat en de "experimenten" te doorlopen die verspreid zijn over de 3 uitstekende handleidingen. Ondanks het grote aantal aansluitingen waaruit een Minivac 601 bestaat, is het nog steeds een vrij eenvoudig apparaat. Afgezien van af en toe een slechte soldeerverbinding kan er niet veel mis gaan.

In de bovenstaande afbeelding, een variant van Experiment 9, is relais 2 van de Minivac "geprogrammeerd" om als grendel te fungeren. Als u op de 2e drukknop tikt, wordt het relais ingeschakeld en wordt licht 2 ingeschakeld. Het licht blijft branden, zelfs nadat de knop is losgelaten. Als u op de 3e knop drukt, wordt het relais vrijgegeven en gaat het lampje uit.

Stap 11: Laatste gedachten

De projecten waar ik de laatste tijd aan gewerkt heb volgen allemaal hetzelfde patroon:

• Het zijn replica's van cool computerspeelgoed en apparaten uit de jaren 60.
• Hebben een enorme educatieve waarde.
• Voorzien van unieke en opmerkelijke ontwerpen.
• Door hun leeftijd zijn ze zeldzaam geworden en dus duur en moeilijk verkrijgbaar.
• En misschien wel het belangrijkste is dat zij en hun ontwerpers het waard zijn om herinnerd en geëerd te worden.

De Minivac 601 controleert al deze vakjes en nog wat. Tussen de Minivac 601 en een volgend product, de Minivac 6010, dat werd verkocht aan bedrijven, leerden tientallen mensen over digitale circuits en computerconcepten.

Echt een heel gaaf apparaat om te onthouden.