Minivac 601 Replica (version 0.9): 11 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

Minivac 601 Digital Computer Kit skapades av informationsteori -pionjären Claude Shannon som en pedagogisk leksak för att lära ut digitala kretsar och fakturerades som ett elektromekaniskt digitalt datorsystem. Tillverkad av Scientific Development Corporation i början av 60 -talet sålde den för $ 85,00 (cirka $ 720 idag).

Minivac 601 använde elektromekaniska reläer som logikbrytare och för mycket grundläggande lagring. Enkla DPDT -omkopplare och SPDT -knappar utgjorde de binära ingångarna, med lampor för att representera utgångarna. En stor motoriserad urtavla gjorde det möjligt för användaren att ange decimal- eller hexadecimaltal och mata ut siffror eller fungera som en klocksignalgenerator. För mer information om Minivac 601 här är några ytterligare referenser:

• Wikipedia
• Center for Computing History
• Time-Line Computer Archive

Instructable som presenteras här är för en kopia i full storlek av den Minivac 601 från 1961. Jag har försökt förbli så trogen originalet som möjligt med tanke på den teknik och de resurser som finns tillgängliga för mig. Jag har ingen "vintage" -enhet så den här kopian har konstruerats baserat på foton och från de originalmanualer som fanns tillgängliga online. Jag har inkluderat dessa manualer i PDF -format som en del av detta projekt. Jag tog med dessa filer till ett lokalt kopieringscenter och lät dem skriva ut som de spiralbundna häften som du kan se ovan. Jag är riktigt nöjd med resultaten.

Så hur nära är den här kopian?

Eftersom "ram" för den ursprungliga Minivac 601 var gjord av trä känner jag att jag har gjort en ganska rimlig reproduktion. Jag är inte säker på vad de övre panelerna var konstruerade av men den här kopian är 3D -tryckt. Originalet hade en inbyggd transformator och använde nätström. Jag valde att använda en vanlig 12V "väggvarta" av säkerhetsskäl och bytte ut "säkring" på Power Panel med en 2,1 mm strömuttag.

Att skaffa de elektroniska delarna var ganska rakt fram, men att hitta delar som exakt matchade originalets utseende var svårare. Jag lyckades med reglaget för att hitta några i min lokala överskottsbutik som verkar ganska identiska. Ljusen som jag hittade i samma överskottsbutik hade inte rätt utseende men jag kunde 3D -skriva ut "kepsar" för dem som var mer i linje med fotografierna. Jag slutade med att skaffa reläer som inte ser så dåliga ut och som kunde fås att matcha ännu bättre genom att ta bort de klara dammskydden (jag valde att inte göra det). Tryckknapparna är betydligt större än originalets, men de är lättillgängliga och robusta "arkad" -omkopplare så jag gick med dem. Jag konstruerade vridomkopplaren speciellt för det här projektet så att det får ganska höga betyg för ett autentiskt utseende. Se min mestadels 3D -tryckta roterande switch för instruktioner för detaljer.

Det största gapet, och anledningen till att jag kallar den här versionen 0.9, är att den motoriserade vridomkopplaren inte har implementerats än. Jag hade en version som fungerade men var inte riktigt tillräckligt pålitlig. Så jag går tillbaka till ritbordet som de säger för att fixa det. Samtidigt fungerar vridomkopplaren utmärkt i manuellt läge. Så under tiden har jag implementerat en signalmekanism för att indikera när motorn är "inkopplad" och i vilken riktning rotorn ska vridas. För den här versionen ber jag operatören att vara motorn. På detta sätt kan alla "experiment" som anges i de tre manualerna utföras. När den är klar kommer den motoriserade versionen att vara en "drop-in" -ersättning för bara den digitala ingång-utgångspanelen.

Steg 1: Skriv ut delarna

Utskriftsupplösning: 0,2 mm

Påfyllning: 20%

Perimetrar: 5 (Alla hål i de övre panelerna ska vara mycket "robusta" för att stödja lödning av delar.)

Filament: AMZ3D PLA i svart, vitt och rött

Anmärkningar: Alla delar trycktes i PLA utan stöd. För att skapa en Minivac 601 måste du skriva ut följande delar:

• 1 Huvudpanel - Beroende på storleken på din skrivbädd kan du skriva ut huvudpanelen som 1, 2 eller 4 delar. De flesta kommer troligtvis att skriva ut 4 stycken: nedre vänster och höger och övre vänster och höger. Tryck i svart. Jag satte en paus vid 2,20 mm -markeringen för att ändra glödtråden till vitt för att skriva ut paneltexten.
• 1 binär utmatningsremsa - Skriv ut som 1 eller 2 stycken. Skriv ut i blått, pausa med 1,20 mm och växla till vitt för text.
• 1 sekundär lagringsremsa - Skriv ut som 1 eller 2 bitar. Skriv ut i blått, pausa med 1,20 mm och växla till vitt för text.
• 1 binär inmatningsremsa - Skriv ut som 1 eller 2 stycken. Tryck i blått.
• 1 Decimal Input -Output Panel - Skriv ut i svart, paus vid 2,20 mm och växla till vitt för text.
• 1 Power Panel - Skriv ut i svart, paus vid 2,20 mm och växla till vitt för text.
• 1 Power Panel Strip - Skriv ut i blått, pausa med 1,20 mm och växla till vitt för text.
• 13 Light Cover (tillval) - Jag skrev ut dessa i rött för att täcka lamporna som jag fick för att få dem att se mer ut som originalet.
• 6 Reläbas (tillval) - Jag antar att de reläer som andra källor kommer att vara ganska varierade i deras monteringskonfigurationer, så jag satte bara rektangulära hål i huvudpanelen för reläer och skrev ut dessa insatser för de reläer som jag använde. De ska bara snäppa in på huvudpanelen.
• 1 Motorriktningsindikatorer - Skriv ut i rött och pausa vid 0,60 mm och växla till svart text.

Efter utskrift: Installera de blå remsorna i lämpliga fack på de olika panelerna baserat på bilderna ovan. Jag använde en liten mängd Ultra Gel Super Lim för att hålla dem på plats. För remsorna som har dem, se till att nithålen är uppställda.

Steg 2: Bygg rutan

Jag laserskar konsolramen från en enda 2 x 4 fot bit av 1/8 tum plywood. Bifogad hittar du den klippta filen som används. Se ritningarna ovan för grov position för varje bit inom ramen. Röda är de högsta ytterstyckena, blues något kortare inuti vertikala stöd och gula inuti horisontella stöd. Bitar limmades mestadels på plats med några 1/2 i kvadratiska pluggar och några spikar tillsatta för styrka.

Jag använde de tryckta panelerna från föregående steg för att bestämma den exakta placeringen av ramens stödbitar. När det är klart ska panelerna Main, Power och Decimal Input-Output passa in i ramen och stödjas väl av de blå och gula stöden. Du kanske måste slipa kanterna på några av panelerna lite för att få dem att passa, det gjorde jag.

När jag var klar målade jag konsolen i en ljusblå färg nära originalets.

Steg 3: Den mest fängslande delen av byggnaden

Förlåt att jag inte kunde låta bli! För att bygga en Minivac 601 måste du lägga till många små nitar (388 enligt min räkning) på frontpanelerna tillsammans med motsvarande lödskor på baksidan. Nitar eller öljetter ger en plats att sätta i och ansluta bygelkablarna som används för att skapa kretsar, och lödöglorna låter dig fästa nitar till omkopplare, lampor och sådant. Här är de delar som jag använde (med några reservdelar tillräknade):

• 400 Smooth Edge Lug Terminal Flat Connector-Digi-Key artikelnummer 36-4004-ND
• 400 0,089 "(2,26 mm) Öljetter Mässing, Tennpläterad-Digi-Key artikelnummer 36-35-ND

De var inte billiga, men jag är säker på att du kan köpa dem till ett bättre pris utomlands om du är villig att vänta på frakten (jag var för otålig). Dessutom behöver du ett verktyg för att ställa in nitar. Jag köpte följande från Amazon (se bilderna ovan):

CRAFTMEmore Grommet Tool Eyelet Punch Setter Anvil and Hole Punch Cutter for Application 0.08 "(2 mm) & 0.12" (3 mm) Tiny Grommets

Jag gjorde en jigg för att hålla panelen jag arbetade på nivå medan jag ställde in öglan (se ovan). Jag har inkluderat klippfilen för jiggen som gjordes med 1/8 tum plywood och lite skrotvirke för stigarna. Klipp två rutor av samma storlek, en med hålet medföljer och en utan, och limma ihop dem. Lägg till stigarna för att vara i nivå med toppen av städet när det sitter i hålet.

För att sätta en nit, tryck den genom ett hål från panelens framsida till baksidan. Placera det lilla hålet på en lödklaff över den utskjutande niten. Sätt nithuvudet på mitten av städet (panelens baksida ska vara uppåt). För in axeln på nitsättaren (kallad hammare) i nithålet och när allt är uppradat knackar du nithammaren kraftigt några gånger med en liten klubba. Lödtappen ska nu vara ordentligt fäst vid panelen och nithålet ska vara obehindrat. Upprepa 387 gånger till. Lita på mig du kommer att bli väldigt bra på det här!

Bilden ovan är baksidan av Decimal Input-Output-panelen med alla dess nitar och klackar installerade. Se några av följande bilder i denna instruktionsbok för att bestämma den optimala orienteringen av lödknapparna för de andra panelerna.

Steg 4: Anskaffa delarna

Huvudkomponenterna som används i denna Minivac 601 -byggnad är följande:

• 13 12V panelmonterade lampor - Jag hittade dessa på en lokal överskottsbutik för ett par dollar vardera. De har en monteringsdiameter på cirka 15 mm.
• 7 DPDT panelmonterade skjutreglage - Finns återigen billigt i överskottsbutiken. Monteringshålen ska vara 28 mm från centrum till centrum och de monteras under panelerna. Att hitta sådana med röda reglage för att matcha originalet var en bonus. Jag använde M3 x 8 mm bultar med muttrar för att säkra dem på plats.
• 6 Tryckknappsbrytare på panelmonterad panel-Digi-Key artikelnummer 1568-1476-ND (röd).
• 6 12V DPDT-reläer-NTE Electronics R14-11D10-12 Series R14 DC-relä för allmänt ändamål från Amazon
• 1 Panelmonterad strömuttag - Detta bör matcha kontakten till vilken 12V 2A "väggvarta" transformator du väljer för detta projekt.
• 1 Rotary Switch - Använd den instruerbara oftast 3D -tryckta Rotary Switch för att skapa vridomkopplaren, men använd STL -filerna som finns här för att göra det. Dessa filer ger en sann 4 mm axel (istället för 1/8 tum) och jag har lagt till skruvar för både Rotor och Knob delar.
• 1 Avstängningsbrytare - Använd den instruerbara magnetventilbaserade avstängningsomkopplaren för att skapa avstängningsomkopplaren.

Steg 5: Fyll på kraftpanelen

Ytterligare delar krävs:

• 1 12v spänningsregulator - Använd en T7812 -del som är 2A eller bättre.
• 1.33 uF kondensator
• 1.1 uF -kondensator (tillval)

Börja med att montera lampan, reglaget och strömuttaget på panelen som på den första bilden ovan. För att driva Minivac 601 använde jag en 12V spänningsregulator som jag bara "dödade" på undersidan av panelkomponenterna. Se schemat och bilderna ovan för detaljer. När du är klar med att koppla in strömförsörjningen bör du kunna ansluta transformatorn och panellampan ska tändas. Med ett multimetertest får du en 12V avläsning från + och - punkterna på den blå strömlisten.

Anmärkningar om Power Panel:

• Jag byggde kraftpanelen innan jag började använda lödskor, så konstruktionen var lite annorlunda. I det här fallet”lindade” jag nitar med bar 22 AWG koppartråd och satte dem sedan på plats med städet och hammaren. För Matrix fungerar det ganska bra men inslagningsprocessen var ganska tråkig. Om jag fick göra det igen skulle jag använda lödknapparna.
• Strömförsörjningen är ansluten till + och - power strip -punkterna på panelen. Dessutom finns det en liten molex -kontakt för att fästa power strip -punkterna från Main Panel. Detta gör att alla paneler enkelt kan tas bort för underhåll.
• Det finns ett extra par strömkablar avtappade för tillfället som jag kan använda för Rotary Switch -motorn för version 1.0.

Steg 6: Fyll på huvudpanelen

Förbered lödöglorna genom att vrida varje par klackar på huvudpanelen mot varandra (med nit som en sväng) tills de stora hålen är i linje med varandra. Böj försiktigt ändarna av de inriktade klackarna några grader (liten nåltång fungerar bra för detta). Använd bilderna ovan för att bestämma den optimala orienteringen för varje klack.

Montera lamporna, reläer, reglaget och tryckknapparna på huvudpanelen som på den första bilden ovan. Skjutreglagen är fästa med M3 x 8 mm bultar och muttrar. Använd de ovanstående bilderna som en guide och löd försiktigt de monterade delarna till klackarna med korta längder på 22 AWG -anslutningstråd (jag använde fast kärna). Nitar för varje del är ganska väl märkta om vad de ska göra om du har svårt att ta reda på anslutningarna från bilderna.

Anslut alla + strömuttagsspännen tillsammans och alla - kontaktdonets klämmor tillsammans och lämna tillräckligt med extra tråd för att fästa dem på elpanelen. Jag använde små molex -kontakter för att underlätta demontering för underhåll om det behövs.

VARNING: Vid lödning av klackarna blir plasten kring motsvarande nit ganska mjuk. Försök att inte sätta något tryck på klacken i någon riktning när du löd en tråd till klacken och i cirka 10 sekunder efter det. Försök att minimera den tid som värme appliceras när lödning av trådarna till klackarna. Se till att lödet förenas med tråden och båda lödöglorna.

Steg 7: Fyll i Decimal Input-Output Panel

OBS: En ny motoriserad version av Rotary Switch har publicerats som en instruerbar. Snälla använd:

Minivac 601 (version 1.0) Motoriserad vridomkopplare

istället för detta steg (om du inte är nöjd med den enklare manuella versionen som presenteras här).

Ytterligare delar krävs:

• 2 5 mm lysdioder - Dessa var ur min skräpbox så jag är inte säker på vad spänningen var.
• 1 Motstånd (tillval) - Jag använde ett 3.1K Ohm -motstånd och det verkar fungera bra med 12V -matningen.
• 1 4 mm axel - jag använde pianotråd. Den måste vara minst 45 mm lång.

Gör den mestadels 3D -skrivarens vridomkopplare och instruktionerna för magnetbaserad avstängningsbrytare innan du startar den här panelen. Förbered också lödöglorna som i föregående steg.

Limma Rotary Switch Body på baksidan av Decimal Input-Output Panel och var noga med att ställa in hålet i kroppens botten med panelens mitthål. Var också säker på att vassomkopplarna ligger exakt i linje mellan de 16 par lödöglor runt omkopplarens omkrets.

Lim avstängningsknappen på baksidan såväl som på den andra bilden ovan.

Borra ytterligare 5 mm hål i Decimal Input-Output Panel strax under ARM-texten. De ska vara 14 mm från centrum till centrum och ligga i linje med de cirkulära pilarna på plattan för motorriktningsindikatorer. "Dead bug" kopplar ihop lysdioderna baserat på kretsen ovan och se till att lysdiodernas centrum är 14 mm från varandra och limma dem på baksidan av panelen i de hål som du just borrade. De ska bara placeras halvvägs in i hålen. Limma plattan för motorriktningsindikatorer på panelens framsida som på bilden ovan och täck över hålen.

Tråd i vridomkopplaren. Avlägsna först tillräckligt med isolering från en 22 AWG solid kärntråd så att den nakna kopparen sveper helt runt Rotary Switch Body och det finns minst 3 tum isolerad tråd kvar. Löd försiktigt den nakna tråden till botten av alla 16 vassomkopplare som förenar dem. Du bör börja och sluta i den position som visas av den gula tråden i bild 3 ovan så att tråden kan fästas på panelens ARM -lödsko. Med korta längder på 22 AWG -kabel, anslut toppledningen från varje vassströmbrytare till dess motsvarande lödsko (gröna trådar ovan). Dessa anslutningar kräver lite känslig beröring för att inte smälta plasten.

Anslut avstängningsknappen och lysdioderna för rörelseriktningsindikatorer baserat på fotona.

Skjut in M3 -muttrarna i spåren i botten av vridomkopplaren och toppen av vridomkopplaren. Skruva fyra M3 x 8 mm bultar från sidorna i dessa muttrar tills de precis når axelhålet för att fungera som inställningsskruvar. Ta 4 mm axeln och fäst vridomkopplaren i ena änden med inställningsskruvarna. Skjut axeln med ratten fäst från toppen av Decimal Input-Output Panel genom mitthålet tills ratten är cirka 2 mm ovanför panelen. Från baksidan av panelen, skjut rotorn neråt axeln i vridomkopplaren så långt det går men inte för hårt. Ställ in ratten så att den pekar i samma riktning som rotorns bottenmagnet och dra sedan åt rotorns inställningsskruvar. Rotary Switch ska vridas fritt med "stopp" vid vart och ett av de 16 numren.

Steg 8: Slutmontering

Fäst de befolkade panelerna på konsolramen. Jag använde kardborreband för att hålla dem på plats så att jag kunde släppa ut dem för att utföra underhåll om det behövs. Koppla kablar från elpanelen till de andra platserna på den blå strömkabeln. Jag borrade några hål genom de vertikala stöden för att köra trådarna. På bilden ovan är kabeln som jag använde för att göra detta med Molex -kontakter. Slå på Minivac 601 och använd en multimätare för att testa att alla + och - punkter på den blå strömlisten registreras som 12V.

Steg 9: Gör patchkablarna

Du "programmerar" Minivac 601 genom att ansluta ledningar till nitpunkterna för de olika komponenterna och på så sätt skapa kretsar. För att skapa dessa kabelkontakter behöver du följande delar:

• 100 22-16 Gauge Butt End Connectors-Hilitchi 100st 22-16 Gauge Butt Isolerade Splice Terminaler Elektriska Wire Crimp Connectors från Amazon
• 100 Taper Pins - Spaenaur artikelnummer 239-497
• 75 fot (eller så) av 20 AWG -anslutningstråd

Det krävs också ett pressverktyg för kontakterna. Jag köpte följande:

Titan 11477 Ratcheting Wire Terminal Crimper från Amazon

Jag skapade patchkablar i 3 längder, 8, 16 och 24 tum. Jag använde tre olika färger gul, röd och blå för att göra identifiering enklare och för att originalet också gjorde det. Jag gjorde 20 var och en av de 8 (gula) och 16 (röda) tumlängderna och 10 av de 24 (blå) tumledningarna. Du kan behöva mer för några av de mer avancerade experimenten.

Använd ändändarna och fäst en konisk stift i ändarna på varje tråd med hjälp av pressverktyget. Den större diametern på konens stift sätts in i kontakten. Se bilden ovan. Jag upptäckte att jag fick en mer solid anslutning till nitar om jag bara satte in den avsmalnande tappen ungefär 1/2 väg in i rumpanslutningen innan den krymptes (exponerade en något större diameter av konan). Detta verkade inte påverka krympkvaliteten.

Steg 10: Testning

Du bör nu ha allt du behöver för att provköra Minivac 601. Jag föreslår att du börjar med att slå på enheten och arbeta igenom "experimenten" som sprids i de tre utmärkta manualerna. Trots det stora antalet anslutningar som utgör en Minivac 601 är det fortfarande en ganska enkel enhet. Bortsett från dålig lödfog då och då finns det inte mycket som kan gå fel.

På bilden ovan, en variant av experiment 9, är Minivacens relä 2 "programmerat" för att fungera som en spärr. Att trycka på den andra tryckknappen aktiverar reläet och tänder lampa 2. Lampan lyser även efter att knappen släppts. Genom att trycka på den tredje knappen släpps reläet och lampan släcks.

Steg 11: Sista tankarna

Projekten som jag har arbetat med på sistone följer alla samma mönster:

• De är kopior av häftiga datorleksaker och apparater från 60 -talet.
• Har ett enormt pedagogiskt värde.
• Har unika och anmärkningsvärda mönster.
• På grund av deras ålder har de blivit sällsynta och därmed dyra och svåra att få tag på.
• Och kanske viktigast av allt är att de och deras designers är värda att komma ihåg och hedras.

Minivac 601 kontrollerar alla dessa rutor och sedan några. Mellan Minivac 601 och en efterföljande produkt Minivac 6010 som såldes till företag lärde sig massor av människor om digitala kretsar och datorkoncept.

Verkligen en väldigt cool enhet värd att komma ihåg.