Sinclair ZX 81 odzyskuje dawną świetność i pokazuje swoje oblicze…

Zimny tydzień za nami, no ale chyba nareszcie będzie cieplej. Postępy prac zaprzyjaźnionej firmy ogrodniczej sadzącej drzewa zdecydowanie na to wskazują. 😉 Mamy już końcówkę maja i wiosna wkrótce ustąpi swego miejsca latu, chociaż urodę swą nie w pełni nam jeszcze pokazała. No cóż przynajmniej pada deszcz, co dla roślin jest bardzo ważne i to zarówno dla małych jak i dużych. W przyrodzie dalej trochę niezdecydowania chociaż rododendrony nareszcie zakwitły ukazując kolory jakich tylko natura jest w stanie nam dostarczyć. Udało mi się wreszcie sfotografować kanię rudą szybującą po stalowym w większości czasu zeszłotygodniowym niebie. W kwestii ptasiego spa wszystko w porządku, jedna budka już opróżniona i pojawiła się wesoła gromadka, chyba ośmiu, wyglądających jak małe piłeczki młodych bogatek wyczyniających harce na południowej rabacie ogrodu. Grzywacz dalej dzielnie siedzi w gnieździe, a południowo-zachodnia budka sikorek coraz bardziej “krzycząca”. Pojawiło się też nowe gniazdo od zewnętrznej, zachodniej strony altany, wśród gałęzi wiciokrzewu. Na razie ostrożnie prowadzone czynności dochodzeniowe nie ujawniły sprawcy samowolki budowlanej. 😉 Uzbrójmy się jednak w cierpliwość, wkrótce dam Wam znać, kto planuje tam lokum dla swoich piskląt. Stawiam na kosa, ale mogę się mylić. Dzwońce ostatnio również wróciły do ogrodu, oczywiście urzędowały w karmniku, plując nonszalancko skorupami słonecznika. 🙂

Pojawiła się także dawno nie widziana pliszka siwa, chociaż to najpopularniejszy europejski ptak. Pliszki łatwo poznać po tym, iż biegając po ziemi w poszukiwaniu owadów charakterystycznie potrząsają ogonami. Latają też trochę inaczej od pozostałych ptaków, ich lot przypomina górną połówkę wyprostowanej sinusoidy, a jako że to blog o komputerach to takie porównanie jest jak najbardziej na miejscu. 😉 Dzisiaj rano po wschodniej stronie domu znalazłem połówkę skorupki jaja i raczej wyglądało mi to na wyrzuconą z gniazda po wylęgu, ale nie jestem w stanie ocenić, kto mógł być jej właścicielem. Znajduje się tam półotwarta budka lęgowa typu ‘P’, która chętnie jest zasiedlana przez właśnie pliszki siwe (chociaż one składają nakrapiane jaja), muchołówki szare, kopciuszki no i crème de la crème naszego ogrodu Ptaszki Rudziki. 🙂 Rudzika coś ostatnio nie widywałem na rabacie więc może porzucił na chwilę swój wyluzowany styl życia i oddał się sprawom rodzinnym. 😉 No i pewnie słyszy głosy. O co chodzi z tymi głosami? Najlepiej jak zacytuję zasłyszany ostatnio dowcip:

Przychodzi do księdza mężczyzna i mówi:

– Ojcze od rana słyszę głosy, które mówią mi co mam robić, niech ojciec powie czy jestem opętany?!

– Nie synu, jesteś żonaty… 😉

Kot ostatnio częściej próbuje wizyty w karmniku składać, ale oczywiście… jest na posterunku… nasz pies, dzielny obrońca ptaków. Ostatnio nową metodę wynalazł, pilnowanie skanujące i wyprzedzające ewentualny atak za pomocą sonaru. Przykłada szczelnie ucho do ziemi i słyszy nadchodzącego kota z odległości kilometra. 😉 Jest to tak skuteczna metoda, iż nawet można zintensyfikować działania patrolowe, poprzez jednoczesne prowadzenie nasłuchu i pilnowanie ulubionej zabawki.

Czas jednak wrócić na retro-warsztat gdzie zostawiliśmy w zeszłym tygodniu naszego zdiagnozowanego pacjenta. Pacjent czeka na operację więc nie przedłużajmy wstępu.

Parzcie zatem wyśmienitą kawę w największym kubku jaki macie, bo dzisiaj materiał obszerny nas czeka. 🙂  Rozsiądźcie się wygodnie, najlepiej na świeżym powietrzu, i tu znowu ten kocyk, no dobra, jeszcze go weźcie ze sobą. 😉 Gotowi? Podciągam zatem rękawy, zabieram torbę z zakupami i startujemy!

***

Tak jak zapewne pamiętacie, w zeszłym tygodniu sporządziliśmy listę zakupów, aby móc przywrócić naszego seniora ZX 81 do dawnej świetności. Konieczna będzie nowa klawiatura, kondensatory elektrolityczne i zasilacz. Wszystko to udało się zgromadzić albo przez aukcje w Internecie albo przez wizytę w lokalnym sklepie z elektroniką. Korzystam od ponad 25 lat ze sklepu, który prowadzi, jak się po kilku latach dowiedziałem, wujek mojego kolegi ze szkoły średniej. Nazywaliśmy ten sklep “Piwnicą” ponieważ schodzi się do niego w dół z poziomu ulicy. To sklep z długoletnią tradycją i przy okazji serdecznie pozdrawiam jego Właściciela i Sprzedawców! Pamiętam  spędzone tam godziny w poszukiwaniu potrzebnych elementów elektronicznych i narzędzi. Zacząłem korzystać z tego sklepu jeszcze w szkole średniej, potem odwiedzałem go na studiach i tak do dziś jak coś na szybko potrzebuję to “Piwnica” nie zawodzi. Mało jest sklepów niezmiennych od lat i to z taką tradycją. Bardzo lubię takie miejsca. Miejsca, gdzie nie jesteśmy anonimowi, a sprzedawcy wiedzą co sprzedają, nie proponują nam sponsorowanego przez producenta “najlepszego” na rynku produktu i są w stanie doradzić. I nie potrzeba programu lojalnościowego, mega rabatów i promocji po uprzednim podniesieniu ceny. Nie potrzeba super wyprzedaży do 70% z gwiazdką na dole. W takich miejscach jest prawda, jest wiedza i jest kontakt ze sprzedawcą. Równie dobrze kojarzą mi się małe, pachnące papierem i farbą drukarską księgarnie, gdzie sprzedawca nie szuka przez 15 minut gdzie jest dana książka, posiłkując się przy tym wielostanowiskowym centralnym komputerem NASA i koleżanką. 😉 Gdzie zapytany o książkę o Tonim Haliku nie robi wielkich oczu wyrażających bezgraniczne zdziwienie wspomagane pytaniem – “ktoooo ?”, ale natychmiast ją podaje, a do tego wie co jeszcze polecić, tak aby klient był zadowolony. Wszyscy szukamy czegoś taniej, ale nie bierzemy pod uwagę wiedzy, relacji oraz magii, jaką możemy znaleźć w małych lokalnych sklepach. Dlatego nie omijajmy ich, nawet jak trochę drożej przyjdzie nam kupować to pamiętajmy, że te sklepy nie mają obrotu wielkich sieci handlowych, ale za to wiedzą co sprzedają i są w stanie często doradzić, bo dla nich każdy klient jest ważny.

Przejdźmy zatem na retro-warsztat, gdzie pozostawiliśmy w zeszłym tygodniu nasz komputer. Udało się zakupić wyglądającą dokładnie jak oryginalna klawiaturę.

Ciężko określić, kto jest jej producentem, ale wgląda na produkt pochodzący z Wielkiej Brytanii.

Zabierzmy się zatem za demontaż starej klawiatury, doskonale do tego nadaje nakładacz stomatologiczny. 😉

W celu łatwiejszego usunięcia klawiatury podgrzewamy ją delikatnie hot-air’em ustawionym na 100 °C.

Po podgrzaniu klawiatura odchodzi bez problemu.

Po usunięciu klawiatury, obudowa trafia na myjnię i zanurza się w pianie. 🙂

Po wymyciu mydłem, wypłukaniu i osuszeniu trafia z powrotem na warsztat, gdzie odłuszczamy miejsce pod nową klawiaturę alkoholem izopropylowym.

Klawiatura gotowa do montażu, widać że jest mniej wyblakła niż oryginalna i praktycznie identyczna.

Klawiatura wyposażona jest w taśmę samoprzylepną, dlatego nie potrzebujemy dodatkowego kleju.

Ściągamy osłonę kleju.

i przyklejamy klawiaturę zaczynając od przodu pomimo, iż wydaje się nam to nienaturalne. Oszczędzi nam to jednak kłopotów z dopasowaniem klawiatury w przedniej części komputera.

Klawiatura gotowa! Zajmijmy się teraz wymianą kondensatorów elektrolitycznych, które po 40 latach na pewno warto już zmienić. Nowe kondensatory nie są co prawda osiowe tylko radialne, ale z tym poradzimy sobie bez problemu.

Wylutowujemy kondensatory za pomocą opisywanej przeze mnie już na blogu rozlutownicy.

Jak widać ZX 81 ma bardzo dobrze oznaczone miejsca montażu kondensatorów oraz ich polaryzację, zwróćmy jednak podczas demontażu uwagę na to, jak naprawdę zamontowane były oryginały i tego się trzymajmy.

Miejsca montażu nowych kondensatorów pokrywamy topnikiem w żelu firmy TermoPasty.

Formujemy wyprowadzenia naszych nowych radialnych kondensatorów, tak aby móc je zamontować w montażu osiowym.

Następnie wlutowujemy kondensatory, zwracając uwagę na zachowanie ich odpowiedniej polaryzacji (+/-).

Płyta gotowa, trzy nowe kondensatory czekają na podanie napięcia. 🙂

Zajmijmy się teraz obrazem. Tak jak zapewne zauważyliście w poprzednim wpisie obraz generowany przez modulator był kiepskiej jakości. Coś z tym trzeba zrobić i najlepiej byłoby uzyskać od razu zespolony sygnał wizji (ang. Composite Video). Z uwagi na to, iż sygnał który wchodzi do modulatora pochodzi bezpośrednio z układu ULA bez jakiegokolwiek bufora, jego podłączenie do telewizora mogłoby być bardzo ryzykowne. Zobaczmy jak ten sygnał wygląda podłączając do niego oscyloskop.

Widać tu wyraźny impuls synchronizacji poziomej (najniższy poziom sygnału), po którym następuje sygnał “Back Porch” (wyznaczający w naszym przypadku tylko poziom czerni), następnie mamy do czynienia z właściwym sygnałem video wyznaczającym jedną linię obrazu, i tu w naszym przypadku mamy tylko sygnał luminancji (jasności), jako że nasz staruszek, jak to kiedyś również w kinach bywało, dysponuje tylko czarno-białym obrazem. Więcej jak tworzony jest obraz na ekranie telewizora można przeczytać tutaj. Aby zbuforować sygnał i odciążyć ULA zastosujemy tranzystor niskosygnałowy n-p-n:  BC547 o maksymalnym ciągłym prądzie kolektora na poziomie 100mA prądu stałego (ang. DC). Wyprowadzenia tranzystora to zgodnie z oznaczeniami na schemacie: kolektor (1), baza (2) i emiter (3). Dodatkowo potrzebny będzie rezystor 100 Ω, który zabezpieczy emiter przed zwarciem do masy i spowoduje odłożenie na sobie spadku napięcia zależnego od prądu płynącego przez ten rezystor oraz drugi równoległy do niego, jakim jest impedancja wejścia telewizora na poziomie 75Ω. 

Taki układ elektroniczny z wykorzystaniem tranzystora n-p-n nazwany jest układem ze wspólnym kolektorem. Napięcie wyjściowe takiego układu, to w przybliżeniu Uwy=Uwe – 0,6V i ma tę właściwość, że niejako podąża (wtóruje) napięciu wejściowemu: ΔUwy/ΔUwy≈1, stąd powszechna nazwa takiego układu: wtórnik emiterowy, który może być stosowany do wzmacniania prądowego (mały prąd na wejściu, duży na wyjściu) lub jako stopień separujący, co ma miejsce w naszym przypadku. Obwód ten jest układem powszechnie prezentowanym na sieci jako modyfikacja pozwalająca uzyskać zespolony sygnał wizji w ZX 81, jednak budzi moje wątpliwości pod względem zgodności ze standardem uzyskiwanego sygnału. No cóż przekonajmy się, w końcu elektronika to zabawa więc poeksperymentować nie zaszkodzi. 🙂

Na początku odlutowujemy od płytki dwa przewody idące do modulatora sygnału antenowego: sygnał Composite Video i zasilanie +5V, co wyłączy całkowicie modulator niwelując niepotrzebne zakłócenia, jakie może on generować.

Wylutowane przewody zawijamy na krawędzi obudowy modulatora, tak aby można je było w przyszłości, w razie potrzeby, z powrotem wlutować. Następnie odlutowujemy rezystor od gniazda RCA modulatora.

W kolejnym kroku formujemy odpowiednio nóżki tranzystora i przylutowujemy do emitera rezystor 100 Ω.

Taki układ wmontowujemy do płytki podłączając kolektor w miejsce skąd wylutowaliśmy przewód +5V, bazę w miejsce skąd wylutowaliśmy przewód Composite Video, natomiast emiter poprzez rezystor 100 Ω podłączamy do masy, która na szczęście znajduje się na płytce zaraz obok. Drugi koniec rezystora (połączony z emiterem) przewlekamy przez izolator modulatora, tak aby móc połączyć go z pinem środkowym gniazda RCA.

Pokrywamy miejsca lutowania topnikiem w żelu, 

a następnie lutujemy elementy do płyty komputera.

Po wlutowaniu nie zaszkodzi zetrzeć nadmiaru topnika alkoholem izopropylowym.

Zostaje nam jeszcze przylutować nóżkę rezystora do gniazda RCA modulatora.

Układ mamy gotowy, dla pewności sprawdzamy, czy między masą a pinem środkowym gniazda RCA nie ma zwarcia.

Czas podłączyć nasz układ do telewizora i oscyloskopu aby zobaczyć efekty naszej pracy. No cóż zgodnie z moimi podejrzeniami obraz to jasny biały ekran bez jakichkolwiek elementów widocznych na nim. Dlaczego tak jest? Odpowiedź jest prosta. Pamiętacie wzór Uwy=Uwe-0,6V? Napięcie z układu ULA miało maksymalną wartość na poziomie 4,2V. Zgodnie z naszym wzorem Uwy = 4,2V-0,6V = 3,6V. Takie napięcie podajemy na wejście naszego telewizora. Tymczasem standard zespolonego sygnału wizji to 1Vpp (napięcie międzyszczytowe ang. peak to peak). Niektóre telewizory z naszym niestandardowym sygnałem poradzą sobie, a niektóre nie. W naszym przypadku telewizor uznał, że wszystko powyżej 1V to biel (bo tak definiuje to standard) i wyświetlił nam piękny biały ekran. 🙂 Zobaczcie jak wygląda to na ekranie oscyloskopu. Napięcie maksymalne zgadza się z naszym wzorem i wynosi rzeczywiście 3,6V. Sygnał Back Porch wyznaczający poziom czerni mamy na poziomie aż 2 V. Nic dziwnego, że telewizor uznał czerń za biel i nie wyświetlił żadnych znaków na ekranie. 

Tak jak mówiłem, niektóre inteligentniejsze telewizory sobie z tym poradzą, bo pomimo braku zgodności poziomów napięć, są w stanie taki sygnał znormalizować i odczytać odpowiednie informacje. Uznanie jednak tego układu jako dobry “Composite Video Mod” do ZX 81 to zdecydowane nadużycie słowa “dobry”. 😉 Rozwiązanie naprawdę dobre musi trzymać się standardu i działać z każdym telewizorem wyposażonym w wejście Composite Video.

Co możemy zrobić aby tę sytuację poprawić? Nic prostszego, obniżmy poziom sygnału dzielnikiem napięcia. 🙂

Dodajemy rezystor R2 pamiętając o tym, że w telewizorze mamy dodatkowy rezystor (w zasadzie impedancję) o wartości 75Ω. Napięcie w punkcie 3 wynosi 3,6 V, natomiast chcemy aby napięcie na wyjściu wynosiło 1V. Możemy to policzyć na kilka sposobów. Pamiętajmy, że w układzie szeregowym rezystorów prąd jest stały. Zmienia się natomiast spadek napięcia wywołany przez ten prąd w zależności od rezystancji, przez którą przepływa. Najprościej jest to obliczyć z proporcji:

3,6V <->  R2 + 75Ω

1V    <->  75Ω

Stosując szkolny wzór na proporcje otrzymujemy:

R2+75Ω = 3,6V * 75Ω  / 1V

R2 = 3,6 * 75Ω – 75Ω = 195 Ω

Takiego rezystora akurat nie mam, ale mam za to 150Ω, zobaczmy jakie uzyskamy wtedy napięcie, naszą niewiadomą będzie tym razem spadek napięcia na rezystorze 75Ω w TV, czyli napięcie jakie podajemy do telewizora:

Uwy = 3,6V * 75Ω / (R2 + 75Ω) = 270V / (150 + 75) = 1,2V i taką wartość możemy zaakceptować.

Robimy więc modyfikację naszego układu skracając nóżkę rezystora 100Ω i montując w jej miejsce rezystor 150Ω.

Następnie przylutowujemy go z drugiej strony do środkowego pinu gniazda RCA.

Układ gotowy! 🙂 Zobaczmy jaki generuje sygnał.

Teraz jest już dobrze, poziom maksymalny sygnału na poziomie 1,2V (tak jak wyliczyliśmy), a po podłączeniu do telewizora oczom naszym ukazuje się dobrej jakości, kontrastowy obraz z powitalną literą ‘K’. 🙂

Zostało nam wyczyszczenie płyty komputera. Przedmuchujemy ją sprężonym powietrzem i pokrywamy złącze krawędziowe oraz gniazda jack, kontaktem “U” firmy TermoPasty.

Po odczekaniu chwili, aby środek zadziałał, czyścimy złącze patyczkiem bawełnianym, dodając kontakt “U” w razie potrzeby i wymieniając brudny wacik na nowy.

W kolejnym kroku czyścimy drugą stronę złącza krawędziowego

Na koniec czyścimy złącze i miejsca naszego lutowania oraz ostrożnie gniazda Jack alkoholem izopropylowym.

Przejdźmy teraz do obudowy. Po kąpieli jest czysta i pachnąca, ale warto pokryć ją Protectant’em Mat firmy K2. Odświeży to obudowę i zabezpieczy przed działaniem promieni UV.

Szmatką rozprowadzamy środek po obudowie i zostawiamy na 5-10 minut, aby płyn mógł dobrze związać się z tworzywem.

Następnie tkaniną z mikrofibry polerujemy tworzywo.

Obudowa lśni jak nowa. 🙂

Czas złożyć komputer, w pierwszym kroku podłączamy klawiaturę do płyty.

Następnie montujemy płytę komputera.

Składamy i skręcamy obudowę:

Komputer gotowy! Sam Sir Clive Sinclair nie powstydziłby się takiego egzemplarza! 🙂

Czas kończyć nasz dzisiejszy wpis, w przyszłym tygodniu dokończymy kwestię elektroniki, między innymi dodając nowoczesny zasilacz oraz zobaczymy czy uda się nam ożywić duszę ZX 81, uruchamiając na nim oprogramowanie. 

***

Kończąc przypominam osobom, które zainteresowane są zakupem książki o historii Atari, że jest jeszcze kilka wolnych miejsc w zamówieniu zbiorowym, jeżeli ktoś jest chętny, to proszę o informację najlepiej przez formularz kontaktowy. Życzę Wam udanego weekendu, doskonałej pogodny oraz dobrego startu w nowy tydzień, który dla niektórych może oznaczać tylko trzy dni pracy. 😉 Pamiętajcie o spacerze weekendowym i trzymajcie się ciepło! 🙂

p.s. Serdecznie dziękuję sklepowi “Elektronika – Sikorskiego” w Szczecinie za zgodę na użycie zdjęć. Jeżeli pamiętacie ten sklep, to koniecznie wrzućcie im “like’a” na FB. 🙂