Minivac 601 Replica (Version 0.9): 11 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:07

Créé par le pionnier de la théorie de l'information Claude Shannon en tant que jouet éducatif pour l'enseignement des circuits numériques, le kit d'ordinateur numérique Minivac 601 a été présenté comme un système informatique numérique électromécanique. Produit par Scientific Development Corporation au début des années 60, il s'est vendu 85 $ (environ 720 $ aujourd'hui).

Le Minivac 601 utilisait des relais électromécaniques comme interrupteurs logiques ainsi que pour un stockage très basique. Des commutateurs DPDT simples et des boutons poussoirs SPDT constituaient les entrées binaires, avec des voyants pour représenter les sorties. Un grand cadran motorisé permettait à l'utilisateur d'entrer des nombres décimaux ou hexadécimaux, et de sortir des nombres, ou d'agir comme un générateur de signal d'horloge. Pour plus d'informations sur le Minivac 601, voici quelques références supplémentaires:

• Wikipédia
• Centre d'histoire de l'informatique
• Archive informatique chronologique

L'Instructable présenté ici est pour une réplique grandeur nature de ce Minivac 601 de 1961. J'ai essayé de rester aussi fidèle à l'original que possible compte tenu des technologies et des ressources à ma disposition. Je n'ai pas d'unité "vintage", donc cette réplique a été construite sur la base de photos et à partir des manuels originaux disponibles en ligne. J'ai inclus ces manuels au format PDF dans le cadre de ce projet. J'ai apporté ces fichiers à un centre de copie local et les ai fait imprimer sous forme de livrets à reliure spirale que vous pouvez voir ci-dessus. Je suis vraiment content des résultats.

Alors, à quel point cette réplique est-elle proche ?

Étant donné que le "cadre" du Minivac 601 d'origine était en bois, j'ai l'impression d'avoir fait une reproduction assez raisonnable. Je ne sais pas à partir de quoi les panneaux supérieurs ont été construits, mais ces répliques sont imprimées en 3D. L'original avait un transformateur intégré et utilisait l'alimentation secteur. J'ai choisi d'utiliser une "verrue murale" 12V commune pour des raisons de sécurité en remplaçant le "fusible" du panneau d'alimentation par une prise d'alimentation de 2,1 mm.

L'approvisionnement des pièces électroniques était assez simple, mais il était plus difficile de trouver des pièces qui correspondaient exactement à l'apparence de l'original. J'ai eu de la chance sur les commutateurs coulissants en trouvant certains dans mon magasin de surplus local qui semblent à peu près identiques. Les lumières que j'ai trouvées dans le même magasin de surplus n'avaient pas le bon aspect, mais j'ai pu imprimer en 3D des « casquettes » pour elles qui étaient plus conformes aux photographies. J'ai fini par me procurer des relais qui n'avaient pas l'air trop mal et qui pourraient être encore mieux assortis en retirant les caches anti-poussière transparents (j'ai choisi de ne pas le faire). Les boutons-poussoirs sont considérablement plus gros que ceux d'origine, mais ils sont facilement disponibles et des commutateurs de style "arcade" robustes, je les ai donc choisis. J'ai conçu le commutateur rotatif spécifiquement pour ce projet afin qu'il obtienne des notes assez élevées pour un look authentique. Voir mon commutateur rotatif imprimé principalement en 3D Instructable pour plus de détails.

Le plus grand écart, et la raison pour laquelle j'appelle cette version 0.9, est que la fonctionnalité de commutateur rotatif motorisé n'a pas encore été implémentée. J'avais une version qui fonctionnait en quelque sorte mais n'était pas vraiment assez fiable. Je retourne donc à la planche à dessin comme on dit pour arranger ça. Pendant ce temps, le commutateur rotatif fonctionne très bien en mode manuel. Donc, dans l'intervalle, j'ai mis en place un mécanisme de signalisation pour indiquer quand le moteur est "engagé" et dans quelle direction le rotor doit être tourné. Pour cette version, je demande à l'opérateur d'être le moteur. De cette façon, toutes les « expériences » énumérées dans les trois manuels peuvent être effectuées. Une fois terminée, la version motorisée remplacera "drop-in" uniquement le panneau d'entrée-sortie numérique.

Étape 1: imprimer les pièces

Résolution d'impression:.2 mm

Remplissage: 20 %

Périmètres: 5 (Tous les trous des panneaux supérieurs doivent être très « robustes » pour supporter la soudure des pièces.)

Filament: AMZ3D PLA en noir, blanc et rouge

Remarques: Toutes les pièces ont été imprimées en PLA sans supports. Pour créer un Minivac 601, vous devrez imprimer les pièces suivantes:

• 1 panneau principal - Selon la taille de votre lit d'impression, vous pouvez imprimer le panneau principal en 1, 2 ou 4 pièces. La plupart imprimeront probablement 4 pièces: en bas à gauche et à droite, et en haut à gauche et à droite. Imprimer en noir. J'ai mis une pause à la marque de 2,20 mm pour changer le filament en blanc afin d'imprimer le texte du panneau.
• 1 bande de sortie binaire - Imprimez en 1 ou 2 pièces. Imprimez en bleu, faites une pause à 1,20 mm et passez au blanc pour le texte.
• 1 bande de stockage secondaire - Imprimez en 1 ou 2 pièces. Imprimez en bleu, faites une pause à 1,20 mm et passez au blanc pour le texte.
• 1 bande d'entrée binaire - Imprimez en 1 ou 2 pièces. Imprimer en bleu.
• 1 panneau d'entrée-sortie décimale - Imprimez en noir, faites une pause à 2,20 mm et passez au blanc pour le texte.
• 1 Power Panel - Imprimez en noir, faites une pause à 2,20 mm et passez au blanc pour le texte.
• 1 bande de panneau d'alimentation - Imprimez en bleu, faites une pause à 1,20 mm et passez au blanc pour le texte.
• 13 Light Cover (facultatif) - Je les ai imprimés en rouge pour coiffer les lumières que j'ai achetées pour les faire ressembler davantage à l'original.
• 6 Base de relais (facultatif) - Je suppose que les relais que d'autres sources seront assez variés dans leurs configurations de montage, j'ai donc juste mis des trous rectangulaires dans le panneau principal pour les relais et imprimé ces inserts pour les relais que j'ai utilisés. Ils devraient simplement s'enclencher dans le panneau principal.
• 1 Indicateurs de direction du moteur - Imprimez en rouge et faites une pause à 0,60 mm et passez au texte noir.

Post-impression: installez les bandes bleues dans les fentes appropriées sur les différents panneaux en fonction des images ci-dessus. J'ai utilisé une petite quantité d'Ultra Gel Super Glue pour les maintenir en place. Pour les bandes qui les ont, assurez-vous que les trous des rivets sont alignés.

Étape 2: Construisez la boîte

J'ai découpé au laser le cadre de la console à partir d'un seul morceau de contreplaqué de 2 x 4 pieds de 1/8 pouce. Vous trouverez en pièce jointe le fichier de coupe utilisé. Voir les dessins ci-dessus pour la position approximative de chaque pièce dans le cadre. Les rouges sont les pièces extérieures les plus hautes, les bleus légèrement plus courts à l'intérieur des supports verticaux et les jaunes à l'intérieur des supports horizontaux. Les pièces étaient pour la plupart collées en place avec des chevilles carrées de 1/2 pouce et quelques clous de finition ajoutés pour plus de solidité.

J'ai utilisé les panneaux imprimés de l'étape précédente pour déterminer l'emplacement exact des pièces de support du cadre. Une fois terminé, les panneaux d'entrée-sortie principal, d'alimentation et décimal doivent s'insérer dans le cadre et être bien soutenus par les supports bleu et jaune. Vous devrez peut-être poncer un peu les bords de certains panneaux pour les ajuster, c'est ce que j'ai fait.

Une fois terminé, j'ai peint la console dans une couleur bleu clair proche de celle d'origine.

Étape 3: La partie la plus fascinante de la construction

Désolé je n'ai pas pu résister ! Pour construire un Minivac 601, vous devez ajouter beaucoup de petits rivets (388 selon mon décompte) aux panneaux avant ainsi que leurs cosses à souder correspondantes à l'arrière. Les rivets ou les œillets offrent un endroit pour insérer et connecter les fils de liaison utilisés pour créer des circuits, et les cosses à souder vous permettent de fixer les rivets aux interrupteurs, lumières, etc. Voici les pièces que j'ai utilisées (avec quelques pièces de rechange ajoutées au décompte):

• Connecteur plat de borne à cosse à bord lisse 400 - Numéro de pièce Digi-Key 36-4004-ND
• 400 œillets de 0,089 po (2,26 mm) en laiton, plaqué étain - Numéro de pièce Digi-Key 36-35-ND

Ils n'étaient pas bon marché, mais je suis sûr que vous pouvez vous les procurer à un meilleur prix à l'étranger si vous êtes prêt à attendre l'expédition (j'étais trop impatient). De plus, vous aurez besoin d'un outil pour fixer les rivets. J'ai acheté ce qui suit sur Amazon (voir les photos ci-dessus):

Outil à œillets CRAFTMEmore Poinçon à œillets Enclume et perforateur pour l'application de petits œillets de 0,08" (2 mm) et 0,12" (3 mm)

J'ai fait un gabarit pour maintenir le panneau sur lequel je travaillais à niveau pendant que je mettais l'œillet (voir ci-dessus). J'ai inclus le fichier de coupe pour le gabarit qui a été fait avec du contreplaqué de 1/8 pouce et du bois de rebut pour les contremarches. Coupez deux carrés de la même taille, un avec le trou inclus et un sans, et collez-les ensemble. Ajoutez les contremarches pour qu'elles soient au niveau du haut de l'enclume lorsqu'elle est assise dans le trou.

Pour fixer un rivet, poussez-le à travers un trou de l'avant du panneau vers l'arrière. Placez le petit trou d'une cosse à souder sur le rivet en saillie. Placez la tête du rivet sur le centre de l'enclume (le dos du panneau doit être orienté vers le haut). Insérez l'arbre du poseur de rivets (appelé marteau) dans le trou du rivet et lorsque tout est aligné, tapez fortement sur le marteau à rivets plusieurs fois avec un petit maillet. La cosse à souder doit maintenant être solidement fixée au panneau et le trou du rivet doit être dégagé. Répétez 387 fois de plus. Croyez-moi, vous deviendrez très bon à cela!

La photo ci-dessus est l'arrière du panneau d'entrée-sortie décimale avec tous ses rivets et cosses installés. Voir certaines des images suivantes dans ce Instructable pour déterminer l'orientation optimale des cosses de soudure pour les autres panneaux.

Étape 4: Procurez-vous les pièces

Les principaux composants utilisés dans cette version du Minivac 601 sont les suivants:

• 13 lampes à montage sur panneau 12V - Je les ai trouvées dans un magasin local de surplus pour quelques dollars chacune. Ils ont un diamètre de montage d'environ 15 mm.
• 7 interrupteurs à curseur à montage sur panneau DPDT - Encore une fois trouvés dans le magasin de surplus bon marché. Les trous de montage doivent être espacés de 28 mm centre à centre et ils sont montés sous les panneaux. Trouver ceux avec des curseurs rouges pour correspondre à l'original était un bonus. J'ai utilisé des boulons M3 x 8 mm avec des écrous pour les fixer en place.
• 6 Interrupteurs à bouton-poussoir à montage sur panneau SPDT - Numéro de référence Digi-Key 1568-1476-ND (rouge).
• 6 relais DPDT 12 V - Relais CC à usage général NTE Electronics R14-11D10-12 série R14 d'Amazon
• 1 prise d'alimentation à montage sur panneau - Cela devrait correspondre à la prise de n'importe quel transformateur 12V 2A "verrue murale" que vous choisissez pour ce projet.
• 1 Commutateur rotatif - Utilisez le commutateur rotatif Instructable principalement imprimé en 3D pour créer le commutateur rotatif, mais utilisez les fichiers STL fournis ici pour le faire. Ces fichiers prévoient un véritable arbre de 4 mm (au lieu de 1/8 de pouce) et j'ai ajouté des vis de réglage pour les pièces du rotor et du bouton.
• 1 interrupteur d'arrêt - Utilisez l'interrupteur d'arrêt basé sur un solénoïde instructable pour créer l'interrupteur d'arrêt.

Étape 5: Remplir le panneau d'alimentation

Pièces supplémentaires requises:

• 1 régulateur de tension 12v - Utilisez une pièce T7812 évaluée à 2A ou mieux.
• Condensateur 1,33 uF
• Condensateur 1.1 uF (facultatif)

Commencez par monter la lumière, l'interrupteur coulissant et la prise d'alimentation sur le panneau comme dans la première image ci-dessus. Pour alimenter le Minivac 601, j'ai utilisé un régulateur de tension de 12 V que j'ai juste "mis sur écoute" sous les composants du panneau. Voir le schéma et les images ci-dessus pour plus de détails. Une fois le câblage de l'alimentation terminé, vous devriez pouvoir brancher le transformateur et le panneau lumineux devrait s'allumer. Avec un test multimètre, vous obtenez une lecture de 12V à partir des points + et - de la multiprise bleue.

Remarques sur le panneau d'alimentation:

• J'ai construit le panneau d'alimentation avant de commencer à utiliser des cosses à souder, donc la construction était un peu différente. Dans ce cas, j'ai "enroulé" les rivets avec du fil de cuivre nu 22 AWG puis les ai mis en place avec l'enclume et le marteau. Pour Matrix, cela fonctionne plutôt bien, mais le processus d'emballage était assez fastidieux. Si c'était à refaire, j'utiliserais les cosses à souder.
• L'alimentation est connectée aux points de multiprise + et - du panneau. De plus, il y a un petit connecteur molex pour attacher les points de multiprise du panneau principal. Cela permet de retirer facilement tous les panneaux pour l'entretien.
• Il y a une paire supplémentaire de fils d'alimentation scotchés pour l'instant que je peux utiliser pour le moteur Rotary Switch pour la version 1.0.

Étape 6: Remplir le panneau principal

Préparez les cosses à souder en faisant pivoter chaque paire de cosses sur le panneau principal l'une vers l'autre (en utilisant le rivet comme pivot) jusqu'à ce que les grands trous s'alignent les uns avec les autres. Pliez soigneusement les extrémités des ergots alignés de quelques degrés (une petite pince à bec effilé convient bien pour cela). Utilisez les photos ci-dessus pour déterminer l'orientation optimale pour chaque cosse.

Montez les lumières, les relais, le curseur et les interrupteurs à bouton-poussoir sur le panneau principal comme dans la première image ci-dessus. Les commutateurs coulissants sont fixés avec des boulons et des écrous M3 x 8 mm. En utilisant les photos ci-dessus comme guide, soudez soigneusement les pièces montées aux cosses à l'aide de courtes longueurs de fil de raccordement 22 AWG (j'ai utilisé un noyau solide). Les rivets de chaque pièce sont assez bien étiquetés quant à ce qu'ils sont censés faire au cas où vous auriez du mal à comprendre les branchements à partir des images.

Connectez toutes les cosses + de la multiprise ensemble et toutes les cosses - de la multiprise ensemble en laissant suffisamment de fil supplémentaire pour les attacher au panneau d'alimentation. J'ai utilisé des petits connecteurs molex pour faciliter le démontage pour l'entretien si nécessaire.

AVERTISSEMENT: lors de la soudure des cosses, le plastique autour du rivet correspondant deviendra assez mou. Essayez de ne pas exercer de pression sur la cosse dans n'importe quelle direction pendant que vous soudez un fil à la cosse et pendant environ 10 secondes après. Essayez de minimiser le temps d'application de la chaleur lors de la soudure des fils aux cosses. Assurez-vous que la soudure rejoint le fil et les deux cosses à souder.

Étape 7: Remplir le panneau d'entrée-sortie décimale

REMARQUE: Une nouvelle version motorisée du Rotary Switch a été publiée en tant qu'Instructable. Veuillez utiliser:

Interrupteur rotatif motorisé Minivac 601 (Version 1.0)

au lieu de cette étape (sauf si vous êtes satisfait de la version manuelle plus simple présentée ici).

Pièces supplémentaires requises:

• 2 LED de 5 mm - Celles-ci étaient sorties de ma boîte à ordures, donc je ne suis pas sûr de la tension nominale.
• 1 Résistance (en option) - J'ai utilisé une résistance de 3,1K Ohm et cela semble bien fonctionner avec l'alimentation 12V.
• 1 tige de 4 mm - j'ai utilisé une corde à piano. Il doit mesurer au moins 45 mm de long.

Faites le commutateur rotatif d'imprimante principalement 3D et le commutateur d'arrêt basé sur le solénoïde Instructables avant de commencer ce panneau. Préparez également les cosses à souder comme à l'étape précédente.

Collez le corps du commutateur rotatif à l'arrière du panneau d'entrée-sortie décimale en veillant à aligner le trou au bas du corps avec le trou central du panneau. Assurez-vous également que les commutateurs à lames s'alignent précisément entre les 16 paires de cosses à souder autour de la circonférence du commutateur.

Collez l'interrupteur d'arrêt à l'arrière ainsi que sur la deuxième image ci-dessus.

Percez deux trous supplémentaires de 5 mm dans le panneau d'entrée-sortie décimale juste en dessous du texte ARM. Ils doivent être distants de 14 mm de centre à centre et alignés avec les flèches circulaires sur la plaque des indicateurs de direction du moteur. "Dead bug" câblez les LED ensemble en fonction du circuit ci-dessus en vous assurant que les centres des LED sont distants de 14 mm et collez-les à l'arrière du panneau dans les trous que vous venez de percer. Ils ne doivent être placés qu'à mi-chemin dans les trous. Collez la plaque des indicateurs de direction du moteur à l'avant du panneau comme sur l'image ci-dessus en couvrant les trous.

Branchez le Rotary Switch. Dénudez d'abord suffisamment d'isolant d'un fil à âme pleine de 22 AWG de sorte que le cuivre nu s'enroule complètement autour du corps du commutateur rotatif et qu'il reste au moins 3 pouces de fil isolé attaché. Soudez soigneusement le fil dénudé aux fils inférieurs des 16 commutateurs à lames qui les relient ensemble. Vous devez commencer et terminer dans la position indiquée par le fil jaune sur l'image 3 ci-dessus afin que le fil puisse être attaché à la cosse à souder ARM du panneau. Avec de courtes longueurs de fil 22 AWG, connectez le fil supérieur de chaque commutateur à lames à sa cosse à souder correspondante (fils verts ci-dessus). Ces connexions nécessitent un peu de délicatesse pour ne pas faire fondre le plastique.

Câblez l'interrupteur de coupure et les LED pour les indicateurs de direction de mouvement en fonction des photos.

Poussez les écrous M3 dans les fentes en bas du bouton du commutateur rotatif et en haut du rotor du commutateur rotatif. Vissez quatre boulons M3 x 8 mm sur les côtés dans ces écrous jusqu'à ce qu'ils atteignent juste le trou de l'arbre pour servir de vis de réglage. Prenez l'arbre de 4 mm et fixez le bouton du commutateur rotatif à une extrémité à l'aide des vis de réglage. Faites glisser l'arbre avec le bouton fixé du haut du panneau d'entrée-sortie décimale à travers le trou central jusqu'à ce que le bouton soit à environ 2 mm au-dessus du panneau. Depuis l'arrière du panneau, faites glisser le rotor le long de l'arbre dans le corps du commutateur rotatif aussi loin que possible, mais pas trop fermement. Alignez le bouton de manière à ce qu'il pointe dans la même direction que l'aimant inférieur du rotor, puis serrez les vis de réglage du rotor. Le commutateur rotatif doit tourner librement avec des "arrêts" à chacun des 16 chiffres.

Étape 8: Assemblage final

Fixez les panneaux remplis au cadre de la console. J'ai utilisé des bandes Velcro pour les maintenir en place afin que je puisse les sortir pour faire l'entretien si nécessaire. Faites passer les fils du panneau d'alimentation aux autres emplacements sur la barrette d'alimentation bleue. J'ai percé des trous dans les supports verticaux pour faire passer les fils. La photo ci-dessus est le câble que j'ai utilisé pour le faire à l'aide de connecteurs Molex. Allumez le Minivac 601 et utilisez un multimètre pour tester que tous les points + et - sur la multiprise bleue s'enregistrent comme 12V.

Étape 9: Fabriquez les câbles de raccordement

Vous "programmez" le Minivac 601 en branchant des fils dans les points de rivet des différents composants créant ainsi des circuits. Pour créer ces connecteurs de fils, vous aurez besoin des pièces suivantes:

• 100 connecteurs bout à bout de calibre 22-16 - Hilitchi 100pcs bornes d'épissure isolées bout à bout de calibre 22-16 connecteurs à sertir de fil électrique d'Amazon
• 100 Goupilles Coniques - Numéro de pièce Spaenaur 239-497
• 75 pieds (environ) de fil de raccordement 20 AWG

Un outil de sertissage pour les connecteurs est également requis. J'ai acheté ce qui suit:

Pince à sertir à cliquet Titan 11477 d'Amazon

J'ai créé des câbles de raccordement en 3 longueurs, 8, 16 et 24 pouces. J'ai utilisé 3 couleurs différentes jaune, rouge et bleu pour faciliter l'identification et parce que l'original le faisait aussi. J'ai fait 20 de chacune des longueurs de 8 (jaune) et 16 (rouge) pouces, et 10 des fils de 24 (bleu) pouces. Vous aurez peut-être besoin de plus pour certaines des expériences les plus avancées.

Utilisez les connecteurs bout à bout et fixez une broche conique aux extrémités de chaque fil à l'aide de l'outil de sertissage. L'extrémité de plus grand diamètre de la broche conique est insérée dans le connecteur. Voir l'image ci-dessus. J'ai constaté que j'obtenais une connexion plus solide avec les rivets si je n'insérais la broche conique qu'à environ 1/2 dans le connecteur bout à bout avant de sertir (exposant une partie de diamètre légèrement plus grand du cône). Cela n'a pas semblé affecter la qualité du sertissage.

Étape 10: Tester

Vous devriez maintenant avoir tout ce dont vous avez besoin pour tester le Minivac 601. Je vous suggère de commencer par mettre votre appareil sous tension et de parcourir les "expériences" réparties dans les 3 excellents manuels. Malgré le grand nombre de connexions qui composent un Minivac 601, cela reste un appareil assez simple. Mis à part le mauvais joint de soudure occasionnel, il n'y a pas grand-chose qui peut mal tourner.

Dans l'image ci-dessus, une variante de l'expérience 9, le relais 2 du Minivac est "programmé" pour agir comme un verrou. Appuyer sur le 2e bouton poussoir activera le relais et allumera la lumière 2. La lumière restera allumée même après que le bouton ait été relâché. Une pression sur le 3ème bouton relâchera le relais et la lumière s'éteindra.

Étape 11: Réflexions finales

Les projets sur lesquels j'ai travaillé dernièrement suivent tous le même schéma:

• Ce sont des répliques de jouets et d'appareils informatiques sympas des années 60.
• Avoir une grande valeur éducative.
• Présentez des designs uniques et remarquables.
• En raison de leur âge, ils sont devenus rares et donc chers et difficiles à obtenir.
• Et peut-être plus important encore, eux et leurs concepteurs méritent d'être rappelés et honorés.

Le Minivac 601 coche toutes ces cases, puis certaines. Entre le Minivac 601 et un produit ultérieur, le Minivac 6010, qui a été vendu aux entreprises, des dizaines de personnes ont appris les circuits numériques et les concepts informatiques.

Vraiment un appareil très cool à retenir.