Minivac 601 Replica (Versión 0.9): 11 pasos (con imágenes)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Creado por el pionero de la teoría de la información Claude Shannon como un juguete educativo para la enseñanza de circuitos digitales, el kit de computadora digital Minivac 601 fue anunciado como un sistema informático digital electromecánico. Producido por Scientific Development Corporation a principios de los años 60, se vendió por $ 85,00 (alrededor de $ 720 en la actualidad).

Minivac 601 utilizó relés electromecánicos como interruptores lógicos y también para almacenamiento muy básico. Interruptores DPDT simples y botones pulsadores SPDT formaban las entradas binarias, con luces para representar las salidas. Un gran dial motorizado permitía al usuario ingresar números decimales o hexadecimales y generar números, o actuar como un generador de señales de reloj. Para obtener más información sobre el Minivac 601, aquí hay algunas referencias adicionales:

• Wikipedia
• Centro de Historia de la Computación
• Archivo informático de línea de tiempo

El Instructable que se presenta aquí es para una réplica a tamaño completo de ese Minivac 601 de 1961. He tratado de mantenerme lo más fiel posible al original dadas las tecnologías y los recursos disponibles para mí. No tengo una unidad "vintage", por lo que esta réplica se construyó a partir de fotos y de los manuales originales que estaban disponibles en línea. He incluido estos manuales en formato PDF como parte de este proyecto. Llevé estos archivos a un centro de copia local y los imprimí como los folletos encuadernados en espiral que puede ver arriba. Estoy muy contento con los resultados.

Entonces, ¿qué tan cerca está esta réplica?

Dado que el "marco" del Minivac 601 original estaba hecho de madera, creo que he realizado una reproducción bastante razonable. No estoy seguro de con qué se construyeron los paneles superiores, pero esta réplica está impresa en 3D. El original tenía un transformador incorporado y utilizaba la red eléctrica. Elegí usar una "verruga de pared" común de 12V por razones de seguridad, reemplazando el "fusible" en el panel de energía por un enchufe de 2.1 mm.

Obtener las piezas electrónicas fue bastante sencillo, sin embargo, encontrar piezas que coincidieran exactamente con el aspecto del original fue más difícil. Tuve suerte con los interruptores deslizantes y encontré algunos en mi tienda local de excedentes que parecen bastante idénticos. Las luces que encontré en la misma tienda de excedentes no tenían el aspecto correcto, pero pude imprimir "tapas" en 3D para ellas que estaban más en línea con las fotografías. Terminé comprando relés que no se ven tan mal, y se podría hacer que coincidieran aún mejor quitando las cubiertas de polvo transparentes (elegí no hacerlo). Los pulsadores son considerablemente más grandes que los originales, pero son interruptores robustos de estilo "arcade" fácilmente disponibles, así que los escogí. Diseñé el interruptor giratorio específicamente para este proyecto, por lo que obtiene calificaciones bastante altas para una apariencia auténtica. Consulte mi Instructable sobre interruptor giratorio impreso en 3D para obtener más detalles.

La mayor brecha, y la razón por la que llamo a esta versión 0.9, es que la funcionalidad del interruptor giratorio motorizado aún no se ha implementado. Tenía una versión que funcionaba, pero no era lo suficientemente confiable. Así que voy a volver a la mesa de dibujo como dicen para arreglar eso. Mientras tanto, el interruptor giratorio funciona muy bien en modo manual. Mientras tanto, he implementado un mecanismo de señalización para indicar cuándo el motor está "activado" y en qué dirección se debe girar el rotor. Para esta versión, le pido al operador que sea el motor. De esta forma se pueden realizar todos los "experimentos" enumerados en los tres manuales. Cuando esté completa, la versión motorizada será un reemplazo "directo" para el panel de entrada-salida digital.

Paso 1: imprima las piezas

Resolución de impresión: 0,2 mm

Relleno: 20%

Perímetros: 5 (Todos los agujeros en los paneles superiores deben ser muy "robustos" para soportar la soldadura de las piezas).

Filamento: AMZ3D PLA en negro, blanco y rojo

Notas: Todas las piezas se imprimieron en PLA sin soportes. Para crear un Minivac 601, deberá imprimir las siguientes partes:

• 1 Panel principal: según el tamaño de la plataforma de impresión, puede imprimir el panel principal como 1, 2 o 4 piezas. La mayoría probablemente imprimirá 4 piezas: inferior izquierda y derecha, y superior izquierda y derecha. Imprime en negro. Establecí una pausa en la marca de 2,20 mm para cambiar el filamento a blanco con el fin de imprimir el texto del panel.
• 1 tira de salida binaria: imprima como 1 o 2 piezas. Imprima en azul, haga una pausa en 1,20 mm y cambie a blanco para el texto.
• 1 tira de almacenamiento secundaria: imprima como 1 o 2 piezas. Imprima en azul, haga una pausa en 1,20 mm y cambie a blanco para el texto.
• 1 tira de entrada binaria: imprima como 1 o 2 piezas. Imprimir en azul.
• 1 Panel de entrada-salida decimal: imprima en negro, haga una pausa en 2,20 mm y cambie a blanco para el texto.
• 1 Panel de alimentación: imprima en negro, haga una pausa en 2,20 mm y cambie a blanco para el texto.
• 1 tira del panel de alimentación: imprima en azul, haga una pausa en 1,20 mm y cambie a blanco para el texto.
• 13 Cubierta de luz (opcional): los imprimí en rojo para tapar las luces que obtuve para que se parezcan más al original.
• 6 Base de relés (opcional): supongo que los relés que otros obtienen serán bastante variados en sus configuraciones de montaje, por lo que simplemente puse orificios rectangulares en el panel principal para los relés e imprimí estos insertos para los relés que utilicé. Deberían encajar en el panel principal.
• 1 Indicadores de dirección del motor: imprima en rojo y haga una pausa en 0,60 mm y cambie a texto negro.

Después de la impresión: instale las tiras azules en las ranuras correspondientes de los distintos paneles según las imágenes de arriba. Usé una pequeña cantidad de Ultra Gel Super Glue para mantenerlos en su lugar. Para las tiras que las tienen, asegúrese de que los orificios de los remaches estén alineados.

Paso 2: construye la caja

Corté con láser el marco de la consola de una sola pieza de 2 x 4 pies de madera contrachapada de 1/8 de pulgada. Adjunto encontrará el archivo cortado utilizado. Consulte los dibujos de arriba para ver la posición aproximada de cada pieza dentro del marco. Los rojos son las piezas exteriores más altas, los azules son un poco más cortos en el interior de los soportes verticales y los amarillos en el interior de los soportes horizontales. Las piezas se pegaron en su mayoría en su lugar con unas clavijas cuadradas de 1/2 pulgada y se agregaron algunos clavos para mayor resistencia.

Usé los paneles impresos del paso anterior para determinar la ubicación exacta de las piezas de soporte del marco. Cuando termine, los paneles de entrada-salida principal, de alimentación y decimal deben encajar en el marco y estar bien apoyados por los soportes azul y amarillo. Puede que tengas que lijar un poco los bordes de algunos de los paneles para que encajen, lo hice.

Cuando terminé, pinté la consola en un color azul claro parecido al original.

Paso 3: la parte más fascinante de la construcción

¡Lo siento, no pude resistir! Para construir un Minivac 601, debe agregar muchos remaches pequeños (388 según mi recuento) a los paneles frontales junto con sus correspondientes terminales de soldadura en la parte posterior. Los remaches u ojales proporcionan un lugar para insertar y conectar los cables de puente que se utilizan para crear circuitos, y las orejetas de soldadura le permiten conectar los remaches a los interruptores, luces y demás. Aquí están las partes que usé (con algunos repuestos agregados al recuento):

• 400 Conector plano de terminal de lengüeta de borde liso - Número de pieza de Digi-Key 36-4004-ND
• 400 Ojales de 0.089 "(2.26 mm) Latón, estañado - Número de pieza de Digi-Key 36-35-ND

No eran baratos, pero estoy seguro de que puede obtenerlos a un mejor precio en el extranjero si está dispuesto a esperar el envío (estaba demasiado impaciente). Además, necesitará una herramienta para colocar los remaches. Compré lo siguiente en Amazon (vea las imágenes de arriba):

Herramienta para ojales CRAFTMEmore, punzón para colocar ojales y cortador para perforar, para aplicar ojales pequeños de 0.08 "(2 mm) y 0.12" (3 mm)

Hice una plantilla para mantener nivelado el panel en el que estaba trabajando mientras colocaba el ojal (ver arriba). He incluido el archivo cortado para la plantilla que se hizo con madera contrachapada de 1/8 de pulgada y un poco de madera de desecho para las contrahuellas. Corta dos cuadrados del mismo tamaño, uno con el agujero incluido y otro sin él, y pégalos juntos. Agregue las contrahuellas para que estén niveladas con la parte superior del yunque cuando esté asentado en el agujero.

Para colocar un remache, empújelo a través de un orificio desde el frente del panel hacia la parte posterior. Coloque el pequeño orificio de un terminal de soldadura sobre el remache que sobresale. Coloque la cabeza del remache en el centro del yunque (la parte posterior del panel debe estar hacia arriba). Inserte el eje del colocador de remaches (llamado martillo) en el orificio del remache y, cuando todo esté alineado, golpee el martillo remachador con fuerza unas cuantas veces con un mazo pequeño. La orejeta de soldadura ahora debe estar firmemente sujeta al panel y el orificio del remache no debe estar obstruido. Repite 387 veces más. Créame, ¡se volverá muy bueno en esto!

En la foto de arriba se muestra la parte posterior del panel de entrada-salida decimal con todos sus remaches y orejetas instaladas. Vea algunas de las siguientes imágenes en este Instructable para determinar la orientación óptima de los terminales de soldadura para los otros paneles.

Paso 4: Adquiera las piezas

Los componentes principales utilizados en esta compilación de Minivac 601 son los siguientes:

• 13 luces de montaje en panel de 12 V: las encontré en una tienda local de excedentes por un par de dólares cada una. Tienen un diámetro de montaje de unos 15 mm.
• 7 interruptores deslizantes de montaje en panel DPDT: de nuevo se encuentran baratos en la tienda de excedentes. Los orificios de montaje deben tener una separación de 28 mm de centro a centro y se montan debajo de los paneles. Encontrar unos con controles deslizantes rojos que coincidan con el original fue una ventaja. Usé pernos M3 x 8 mm con tuercas para asegurarlos en su lugar.
• 6 Interruptores de botón pulsador de montaje en panel SPDT - Número de pieza de Digi-Key 1568-1476-ND (rojo).
• 6 relés de 12V DPDT - NTE Electronics R14-11D10-12 Serie R14 Relé de CC de uso general de Amazon
• 1 toma de corriente para montaje en panel: debe coincidir con el enchufe de cualquier transformador de "verruga de pared" de 12 V 2 A que elija para este proyecto.
• 1 Interruptor giratorio: use el interruptor giratorio impreso en su mayoría en 3D que se puede instruir para crear el interruptor giratorio, pero use los archivos STL que se proporcionan aquí para hacerlo. Estas limas proporcionan un eje real de 4 mm (en lugar de 1/8 de pulgada) y he agregado tornillos de fijación para las partes del rotor y la perilla.
• 1 Interruptor de apagado: utilice el interruptor de apagado instrumental basado en solenoide para crear el interruptor de apagado.

Paso 5: Complete el panel de energía

Piezas adicionales necesarias:

• 1 Regulador de voltaje de 12 V: use una pieza T7812 con capacidad nominal de 2 A o mejor.
• Condensador de 1,33 uF
• Condensador de 1,1 uF (opcional)

Comience montando la luz, el interruptor deslizante y el conector de alimentación en el panel como se muestra en la primera imagen de arriba. Para alimentar el Minivac 601 utilicé un regulador de voltaje de 12 V que simplemente coloqué en la parte inferior de los componentes del panel. Consulte el esquema y las imágenes de arriba para obtener más detalles. Cuando termine de cablear la fuente de alimentación, debería poder enchufar el transformador y la luz del panel debería encenderse. Con una prueba de varios metros, obtiene una lectura de 12V de los puntos + y - en la regleta de alimentación azul.

Notas sobre el panel de energía:

• Construí el panel de energía antes de comenzar a usar terminales de soldadura, por lo que la construcción fue un poco diferente. En este caso, "envolví" los remaches con alambre de cobre 22 AWG desnudo y luego los coloqué en su lugar con el yunque y el martillo. Para Matrix, esto funciona bastante bien, pero el proceso de envoltura fue bastante tedioso. Si tuviera que hacerlo de nuevo, usaría las orejetas de soldadura.
• La fuente de alimentación está conectada a los puntos de regleta de enchufes + y - en el panel. Además, hay un pequeño conector molex para conectar los puntos de regleta de enchufes del panel principal. Esto permite quitar fácilmente todos los paneles para su mantenimiento.
• Hay un par adicional de cables de alimentación pegados con cinta adhesiva por ahora que puedo usar para el motor del interruptor giratorio para la versión 1.0.

Paso 6: Complete el panel principal

Prepare las orejetas de soldadura girando cada par de orejetas del panel principal una hacia la otra (usando el remache como pivote) hasta que los orificios grandes se alineen entre sí. Doble con cuidado los extremos de las orejetas alineadas hacia arriba unos grados (los alicates pequeños de punta fina funcionan bien para esto). Utilice las fotos de arriba para determinar la orientación óptima para cada orejeta.

Monte las luces, los relés, el control deslizante y los interruptores de botón en el panel principal como se muestra en la primera imagen de arriba. Los interruptores deslizantes están unidos con pernos y tuercas M3 x 8 mm. Usando las fotos de arriba como guía, suelde con cuidado las partes montadas a las orejetas usando longitudes cortas de cable de conexión 22 AWG (yo usé núcleo sólido). Los remaches para cada parte están bastante bien etiquetados en cuanto a lo que se supone que deben hacer en caso de que tenga dificultades para descifrar las conexiones a partir de las imágenes.

Conecte todas las clavijas de la regleta + juntas y todas las clavijas de la regleta - juntas, dejando suficiente cable adicional para conectarlas al panel de alimentación. Utilicé pequeños conectores Molex para facilitar el desmontaje y el mantenimiento si era necesario.

ADVERTENCIA: Mientras suelda las orejetas, el plástico alrededor del remache correspondiente se ablandará bastante. Trate de no ejercer presión sobre la orejeta en ninguna dirección mientras está soldando un cable a la orejeta y durante 10 segundos más o menos después. Trate de minimizar el tiempo que se aplica calor al soldar los cables a los terminales. Asegúrese de que la soldadura se una al cable y ambos terminales de soldadura.

Paso 7: Complete el panel de entrada-salida decimal

NOTA: Se ha publicado una nueva versión motorizada del Rotary Switch como Instructable. Por favor use:

Minivac 601 (Versión 1.0) Interruptor giratorio motorizado

en lugar de este paso (a menos que esté satisfecho con la versión manual más simple que se presenta aquí).

Piezas adicionales necesarias:

• 2 LED de 5 mm: estaban fuera de mi caja de basura, así que no estoy seguro de cuál era el voltaje nominal.
• 1 resistencia (opcional): utilicé una resistencia de 3,1 K ohmios y parece funcionar bien con el suministro de 12 V.
• Eje de 1 4 mm - Usé cuerda de piano. Debe tener al menos 45 mm de largo.

Haga que el Interruptor giratorio de la impresora en su mayoría 3D y el Interruptor de apagado basado en solenoide sean Instructables antes de iniciar este panel. También prepare las orejetas de soldadura como en el paso anterior.

Pegue el cuerpo del interruptor giratorio a la parte posterior del panel de entrada-salida decimal teniendo cuidado de alinear el orificio en la parte inferior del cuerpo con el orificio central del panel. También asegúrese de que los interruptores de lengüeta se alineen con precisión entre los 16 pares de terminales de soldadura alrededor de la circunferencia del interruptor.

Pegue el interruptor de apagado en la parte posterior, así como en la segunda imagen de arriba.

Taladre dos orificios adicionales de 5 mm en el panel de entrada y salida decimal justo debajo del texto ARM. Deben estar separados 14 mm de centro a centro y alineados con las flechas circulares en la placa de los indicadores de dirección del motor. "Dead bug" conecte los LED juntos según el circuito anterior, asegurándose de que los centros de los LED estén separados por 14 mm y péguelos a la parte posterior del Panel en los orificios que acaba de perforar. Solo deben colocarse parcialmente en los orificios. Pegue la placa de los indicadores de dirección del motor al frente del panel como se muestra en la imagen de arriba cubriendo los orificios.

Conecte el interruptor giratorio. Primero, pele suficiente aislamiento de un cable de núcleo sólido de 22 AWG para que el cobre desnudo se enrolle completamente alrededor del cuerpo del interruptor giratorio y queden al menos 3 pulgadas de cable aislado conectado. Suelde con cuidado el cable desnudo a los cables inferiores de los 16 interruptores de lengüeta que los une. Debe comenzar y terminar en la posición que muestra el cable amarillo en la imagen 3 de arriba para que el cable se pueda conectar al terminal de soldadura ARM del panel. Con longitudes cortas de cable 22 AWG, conecte el cable superior de cada interruptor de lengüeta a su terminal de soldadura correspondiente (cables verdes arriba). Estas conexiones requieren un toque un poco delicado para no derretir el plástico.

Conecte el interruptor de corte y los LED de los indicadores de dirección de movimiento según las fotos.

Empuje las tuercas M3 en las ranuras en la parte inferior de la perilla del interruptor giratorio y en la parte superior del rotor del interruptor giratorio. Atornille cuatro pernos M3 x 8 mm desde los lados en estas tuercas hasta que lleguen al orificio del eje para actuar como tornillos de fijación. Tome el eje de 4 mm y fije la perilla del interruptor giratorio en un extremo con los tornillos de fijación. Deslice el eje con la perilla adjunta desde la parte superior del panel de entrada-salida decimal a través del orificio central hasta que la perilla esté aproximadamente 2 mm por encima del panel. Desde la parte posterior del panel, deslice el rotor por el eje hacia el interior del cuerpo del interruptor giratorio todo lo que pueda, pero no con demasiada firmeza. Alinee la perilla de modo que apunte en la misma dirección que el imán inferior del rotor y luego apriete los tornillos de fijación del rotor. El interruptor giratorio debe girar libremente con "paradas" en cada uno de los 16 números.

Paso 8: Montaje final

Fije los paneles poblados al marco de la consola. Usé tiras de velcro para mantenerlas en su lugar para poder sacarlas para hacer el mantenimiento si fuera necesario. Ejecute los cables desde el panel de alimentación a las otras ubicaciones en la regleta de alimentación azul. Perforé algunos agujeros a través de los soportes verticales para pasar los cables. En la foto de arriba está el cable que usé para hacer esto usando conectores Molex. Encienda el Minivac 601 y use un multímetro para probar que todos los puntos + y - en la regleta de alimentación azul se registren como 12V.

Paso 9: haga los cables de conexión

Usted "programa" el Minivac 601 conectando cables en los puntos de remache para los diversos componentes creando así circuitos. Para crear estos conectores de cables, necesitará las siguientes piezas:

• 100 conectores de extremo a tope de calibre 22-16 - Hilitchi 100 terminales de empalme aislados a tope de calibre 22-16 conectores de crimpado de cable eléctrico de Amazon
• 100 pasadores cónicos - número de pieza de Spaenaur 239-497
• 75 pies (más o menos) de cable de conexión 20 AWG

También se requiere una herramienta de engaste para los conectores. Compré lo siguiente:

Engarzadora de terminales de alambre con trinquete Titan 11477 de Amazon

Creé cables de conexión en 3 longitudes, 8, 16 y 24 pulgadas. Usé 3 colores diferentes: amarillo, rojo y azul para facilitar la identificación y porque el original también lo hizo. Hice 20 de cada una de las longitudes de 8 (amarillo) y 16 (rojo) pulgadas, y 10 de los cables de 24 (azul) pulgadas. Es posible que necesite más para algunos de los experimentos más avanzados.

Utilice los conectores de extremo a tope y coloque un pasador cónico en los extremos de cada cable con la herramienta de engarzado. El extremo de mayor diámetro del pasador cónico se inserta en el conector. Vea la imagen de arriba. Descubrí que obtuve una conexión más sólida con los remaches si solo insertaba el pasador cónico aproximadamente 1/2 camino en el conector a tope antes de engarzar (exponiendo una parte de diámetro ligeramente mayor del cono). Esto no pareció afectar la calidad del rizado.

Paso 10: Prueba

Ahora debería tener todo lo que necesita para probar el Minivac 601. Le sugiero que comience por encender su unidad y trabajar con los "experimentos" distribuidos a lo largo de los 3 excelentes manuales. A pesar de la gran cantidad de conexiones que componen un Minivac 601, sigue siendo un dispositivo bastante simple. Aparte de la unión de soldadura defectuosa ocasional, no hay mucho que pueda salir mal.

En la imagen de arriba, una variante del Experimento 9, el relé 2 del Minivac está "programado" para actuar como un pestillo. Al tocar el segundo botón, se activará el relé y se encenderá la luz 2. La luz permanecerá encendida incluso después de soltar el botón. Al presionar el tercer botón se liberará el relé y la luz se apagará.

Paso 11: Pensamientos finales

Todos los proyectos en los que he estado trabajando últimamente siguen el mismo patrón:

• Son réplicas de geniales juguetes y dispositivos informáticos de los años 60.
• Tienen un valor educativo tremendo.
• Presenta diseños únicos y dignos de mención.
• Debido a su edad, se han vuelto raros y, por lo tanto, costosos y difíciles de conseguir.
• Y quizás lo más importante es que ellos y sus diseñadores son dignos de ser recordados y honrados.

El Minivac 601 marca todas estas casillas y algunas más. Entre el Minivac 601 y un producto posterior, el Minivac 6010, que se vendió a corporaciones, decenas de personas aprendieron sobre circuitos digitales y conceptos informáticos.

Verdaderamente un dispositivo genial que vale la pena recordar.