Přestavba Didaktiku Gama na 192k

Didaktik Gama 192k je projekt CSS (Petra Sládka) jehož cílem bylo z tehdy snadněji dostupného Didaktiku Gama 80k model 89 udělat počítač kompatibilní se ZX Spectrum 128k s pár drobnými vylepšeními do původního šasi Gamy.

V červnu 2016 jsem zmínkou rozvířil diskuzi, která zaujala nečekaně dost lidí. Suksoft objednal sérii 20 kusů plošných spojů v Číně a celá akce se mohla rozeběhnout.

Přestavba počítá s vypájením mnoha IO z původního Didaktiku Gama. Přinejmenším Ferranti ULA 6C001E7 se dá sehnat (rok 2016) čím dál obtížněji a dráž. Ale bylo by barbarství kvůli přestavbě nevratně zničit pěkně zachovalý Didaktik. Můj Didaktik Gama 80k už pár přestavbami i mnoha lety používání prošel a ačkoli byl spolehlivě funkční, rozhodně se nejednalo o výstavní kousek. Počínaje klávesami, z nichž část byla ošoupaná k nepřečtení (na fotce jsou přelepené vytištěnými štítky), hrany šasi ohlazené, přes otvory na různých místech pro přepínače, audio jacky, nebo Canon konektor.

foto foto

Ano, to je ten DG 80k, na kterém jsem kdysi začínal.

Vypájení součástek z původní Gamy

Díky svým zásobám i dostupnosti všech součástek (v době přestavby) jsem z původní desky Didaktiku Gama 80k nemusel vypajovat nic jiného než ULA. Což se s pomocí pájecí stanice s odsávačkou podařilo bez vážného poškození původní desky. Slyšel jsem mnoho stížností na nekvalitu plošných spojů Didaktiků, ale asi jsem měl dosud štěstí, odnesl to možná jen nějaký kousek prokovení, protože otvory pro vývody součástkem jsou malé a odpájení je proto o něco pracnější.

Méně šetrně jsem zacházel s přibastleným plošným spojem Melodiku. Ten už byl zničený zmenšením na rozměr, který se do Gamy vejde. Jedinou prioritou tak bylo vypájet nepoškozené integrované obvody, především AY-3-8912, což se povedlo. A mimochodem jsem si ověřil, že přinejmenším některé desky z Didaktiku opravdu jsou citlivé na vyšší teplotu i hrubé zacházení.

foto

Po odpájení jsem desku Gamy umyl, na pozici ULA zapájel precizní zlacenou patici, očistil kontakty sběrnice a vyzkoušel. Původní desku nevyhazuji, ale naopak, provedl jsem na ní výměnu kondenzátorů za modernější, nové, doplnil elektrolytické, kde chyběly, zvětšil keramické na celý 1μF s kvalitním dielektrikem, vyměnil rezistory za moderní atd... Deska možná ještě poslouží při záchraně jiné Gamy 80k. Krom této desky mám ještě jeden kompletní Didaktik Gama 80k v originální krabici, kutilem netknutý, takže se nemusím na originalitu, nebo autentičnost součástek ohlížet. Víc mne zajímá funkčnost a spolehlivost.

foto

Při práci s deskou Gamy 80k mne kromě malých otvorů na vývody velmi komplikovala práci úplná absence potisku. Je proto dobré si desku předem důkladně nafotit, protože jinak se pozice součástek nedají ověřit jinak než propípáním. I tak jsem to dělal mockrát, když jsem zjišťoval, která ze součástek je která. Viz snímek výše. Při odpájení některých součástek je potřeba dávat pozor, protože občas je poblíž otvor, který vypadá, jakoby do něj součástka mohla patřit.

Osazení desky Didaktik Gama 192k revize 1c

Plošný spoj pro DG 192k dorazil vcelku v jednom kusu spolu s modulem operační paměti bez vyfrézovaných otvorů na zámky periferií. Viz foto. S ručním nářadím to je trochu nepříjemnost, ale nijak zvlášť blokující. S CNC routerem je to doslova maličkost. Kvalita plošného spoje je pro daný účel naprosto vyhovující.

foto foto

S odstupem musím přiznat, že jsem trochu podcenil hloubku zářezu pro zámek konektorů. Měl být možná i 1mm hlubší, naopak šířka 1.8mm je perfektní.

foto foto

Osazení bylo docela bez problémů, prostě stavebnice dle návodu, od nejmenších součástek po větší. Proti původní konstrukci jsem neprováděl mnoho změn.

foto foto foto

Všude jsem použil precizní zlacené patice, blokovací kondenzátory jsem osazoval největší, jaké se vešly, převážně 220µF a 470µF Low ESR, keramiky 1µF/50V s dielektrikem X7R, stejné jako jsem používal při repasu ZX Spectra, podobně i ostatní součástky. Podařilo se mi osadit všechny rezistory v rozměru 0204 místo větších 0207, což vypadá docela dobře i když jsem kvůli tomu musel doplňovat zásoby už tak dost velké.

GAL 16V8 a GAL 20V8 mi naprogramoval Suksoft, za což děkuji.

Napájení

Napájení je jedním z detailů, které jsem rozhodně chtěl řešit jinak. V DG 80k jsou přivedena dvě napájecí napětí pětikolíkem. Stabilizovaných +5V se stabilizátorem v napájecím adaptéru a nestabilizovaných přibližně 20V, které se pomocí jednoduchého stabilizátoru s tranzistorem a zenerovou diodou stabilizují na +12V pro video část s LM1889.

Já jsem chtěl počítač napájet stejným napáječem, jako ZX Spectrum, nebo alespoň napáječem zaměnitelným, protože výstupní napětí Sinclair napáječů je možná o 1 - 2 V nižší než je ideální pro interní 12V stabilizátor. Většinou to nevadí, ale někdy (např. na několikáté prodlužovačce na nějaké akci, kde se síťové napětí zdola blíží dolnímu limitu tolerance) s některými monitory se mi stává, že obraz z počítače je jen černobílý, protože napětí na 12V větvi klesne k 11V, nebo níž a nestačí pro LM1889 a výstupní zesilovač. Nic co by se nedalo řešit napáječem s větším napětím vyhrazeným pro DG 192k, cokoli mezi cca 16 až 20V vyhoví, třeba vyřazený 19V napáječ od starého notebooku.

Kvůli tomu a kvůli větší stabilitě napájení, protože s mezi napájecím adaptérem DG 80k a počítačem přeci jen dochází na kabelu k úbytku napětí, jsem umístil spínaný stabilizátor dovnitř počítače na místo TV modulátoru, který považuji za v dnešní době zbytečný. Použil jsem jeden z těch levných čínských modulů s čipem LM2696. Konkrétně variantu s dvojitou filtrací, která je o pár mm delší než prostor pro modulátor, takže jsem kvůli tomu musel osadit C34 zespodu desky.

foto foto

Modul spínaného stabilizátoru má téměř po celé ploše GND, kromě vstupního a výstupního napětí a kromě vývodu trimru. Proto jsem před přilepením modulu k základní desce cca 1mm tlustou oboustrannou lepící páskou nejprve na základní desku i spodní stranu modulu nalepil izolační vinylovou fólii. Měl jsem ji při ruce, je dost tlustá a odolná (používá se na reklamní tabule) a dá se v případě potřeby strhnout, aniž by po sobě zanechala odporně rozmatlané lepidlo. Ofouknutím horkým vzduchem fólie ztratí pnutí, teplem změkne a lehkým pomačkáním se může vytvarovat přesně podle povrchu na kterém je přilepená. Ve výsledku působí skoro jako tlustý bílý lak. Kombinace 1mm mezery, pečlivě zaoblených a zkrácených vývodů vespod a vinylové fólie bezpečně zajistí, že se nikde nic nezkratuje. To, že není určena k izolaci nevadí. Časem výrazně nedegraduje a napětí jsou tak malá, že to je jedno.

Pozor na to, že souosý napájecí konektor do panelu má na matici napětí připojené k vnějšímu kontaktu, v případě ZX Spectra přibližně 12V, kdežto GND je uvnitř na kolíku. Pokud vyrobíte panel z hliníku a jsou na něm zároveň i další konektory jako cinch pro video a 3.5mm jack pro audio, které mají oba na vnější straně GND dojde ke zkratu. Je nutné napájecí konektor izolovat. Což jsem provedl smršťovací bužírkou a opět vinylovou fólií. I když to na fotce není vidět, smrštovací bužírka je vytvarovaná i uvnitř otvoru okolo závitu šroubu.

Video a audio výstup

Původní DG 80k měl anténní konektory pro modulovaný TV výstup i pro kompozitní video. Modulátor jsem zcela vynechal, nepotřebuji ho a pro kompozitní video jsem zvolil standardní žlutý cinch do panelu, umístěný hned vedle napájecího konektoru.

Vpravo od něj jsem umístil 3.5mm jack pro audio výstup z AY-3-8912. Bohužel se mi spolu s ním nevešel konektor pro magnetofon. Chtěl jsem ho vyřešit druhým 3.5mm jackem, ale otvor v plastovém šasi je příliš malý pro dva jacky vedle sebe. Šlo by to řešit pětikolíkem, který tam nakonec u DG80k původně byl a vejde se, ale to by mne nutilo používat speciální redukce jenom pro DG192k. Nakonec jsem magnetofonový konektor vynechal, alespoň prozatím. DG192 používám s DivIDE a magnetofon nepotřebuji.

foto foto foto

Drobný problém představuje výška konektoru, pokud použijete standardní pinové lišty s roztečí 2.54mm, jsou příliš vysoké a nevejdou se pod klávesnici. Maximální výška plastu, která se tam dá nacpat mi vycházela zhruba 11,5mm, což znamená, že je nutné plast konektoru kousek seříznout a vývody s připájenými vodiči ohnout.

Přesně stejně je potřeba postupovat u RS232 a přepínače režimu 48k/128k.

Speaker jsem osadil levný 8Ω z GMe, ale pozor na to, že tranzistorový zesilovač počítá s větší impedancí. To jsem vyřešil rezistorem 22Ω v sérii, speaker je méně hlasitý, přibližně stejně jako v ZX Spectrum 48k a tranzistor nehřeje. Resp. nebezpečně by hřál bez toho rezistoru, pokud by na přísl. portu zůstala log. 1 trvale, což některé hry dělaly (např. Deflektor) i když jich nebylo mnoho.

Zadní panel

Prozatím poslední provizorní variantu zadního panelu jsem vyrobil z eloxovaného hliníkového profilu. Je uříznutý na potřebnou délku, jsou v něm vyvrtané tři otvory na konektory a od základní desky je oddělený dvěma plastovými "sloupky", přesněji z plastu vyřezanými tvary, které jsem na profil nalepil a desku do nich zasunul. Díky lehkému tlaku desky proti dolnímu šasi drží panel perfektně.

foto foto

Jediná záludnost je v napájecím konektoru, musí být od hliníku důkladně odizolován.

V jednom z otvorů nad DivIDE, které v šasi zbyly po audio jacku, je nyní schované reset tlačítko.

Modul paměti

RAM je osazena na samostatném modulu, což asi radikálně usnadnilo návrh desky, ne-li umožnilo, prostoru pro RAM na základní desce moc nezbývá. Ale je potřeba dávat pozor na to, že prostoru mezi plošným spojem klávesnice a modulem RAM je velmi málo. Pravděpodobně spíš desetiny mm, takže stejně jako u klávesnice je potřeba zkrátit vývody na minimum, tak i u modulu RAM je nutné osazovat součástky tak, aby nebyly příliš vysoké.

I elektrolytický kondenzátor umístěný poblíž distančního sloupku jsem musel pájet zespodu modulu RAM. Tam se pouzdro o průměru cca 6.5mm vejde perfektně.

foto foto foto

Nejprve jsem si ověřil, jak jsou vysoké konektory. Mezi modulem RAM a základní deskou je trochu rezerva, takže kdyby to nevyšlo, mohl bych zvolit jiné konektory a modul RAM snížit. Nebylo to nutné, jen jsem nesměl nechat kontakty konektorů čouhat nahoru a kondenzátory mírně naklonit. Osazení RAM do patic nepřichází v úvahu.

Při pájení patic do základní desky jsem si pomáhal kousky protikusů, aby patice byly vůči sobě rovnoběžné a vůči ploše základní desky kolmé.

Na pravé straně modul RAM podpírá distanční sloupek vysoký 8mm, tj. cca o 0.5mm nižší než jsou konektory. Ale rozdíl je malý, náklon není ani vidět, ani jinak nevadí.

Zahnuté krajní vývody konektorů pomáhají zvýšit odolnost proti vytržení při vysouvání. I když to je asi velmi nepravděpodobné. S pamětí se možná už nikdy manipulovat nebude.

Klávesnice

První co je potřeba provést je zkrácení vývodů. U některých klávesnic čouhají vývody kláves docela vysoko nad povrch desky. To jsem udělal už kdysi dávno u DG80k kvůli dobastlenému Melodiku uvnitř. Prostě jsem je zaštípl zhruba na 0.5mm nad rovinou plošného spoje, některé odsál a připájel znovu. Tím se boule po vývodu alespoň pěkně zaoblí, usnadní to čištění.

Podobně jsem připájel u připojovací kabel - s vývody zahnutými tak, aby nečouhaly do prostoru pod klávesnicí. Na druhém konci kabelu jsem osadil konektor z pinů lišty do precizní patice, abych klávesnici mohl snadno přenášet mezi původním DG80k a novým DG192k. Rozmístění signálů i rozteč otvorů pro kabel klávesnice jsou na obou deskách stejné.

foto foto

Ze strany kláves jsem kabel zajistit ocelovým drátem přišroubovaným šroubky M2.5 s velmi plochou a nízkou hlavou. Bez toho by se po krátké manipulaci vodiče ulamovaly, vyzkoušeno s originálními klávesnicemi DG 80k i Didaktik M. Já počítal s možnou diagnostikou i půjčováním si klávesnice k jiným Didaktikům. Proto je kabel vyrobený tak, aby se s ním dalo manipulovat, odolal a byl i dost dlouhý na to, aby se připojená klávesnice u zapnutého počítače dala bez potíží odsunout stranou, kde nepřekáží.

Kompatibilita

Nefunguje spolehlivě s DivIDE 57d, což je Velesoftem upravená verze s přidaným posilovačem datové sběrnice a dva posilovače za sebou nejsou dobrý nápad. S běžnými DivIDE od Nobyho funguje zcela bez potíží, naopak, dle mých zkušeností stabilněji než se ZX Spectrum 48k.

Drobná nekompatibilita vyplývá z odlišného časování. Oscilátor řídící hodiny Z80 běží na stejné frekvenci, jako je obvyklé v ZX Sepctru 48k a nemusí fungovat některé multicolor, nebo border efekty časované pro 128k ZX Spectra. Ale prakticky, některá dema počítají i se ZX Spectrum s rozšířenou RAM.

Nelze používat periferie s vlastním 5V stabilizátorem. Potřebných nestabilizovaných 9V není na sběrnici vyvedeno. Stejně jako chybí i u ostatních Didaktiků. Nejsou vyvedena ani další napětí (+12V, -5V) a chybí i YUV signály. Nic z toho za běžných okolností s většinou periferií nevadí.

Nelze provozovat Betadisk, stejně jako ho nelze provozovat s Didaktikem Gama 80k. Netuším, jak by se choval s ohledem na interní posilovač sběrnice, ale rozhodně koliduje s porty 31, 63, 95, 127 interní 8255, kterou není jak vypnout. A většinou by asi chyběla i ta napájecí napětí (nejenom 9V, ale u některých Betadisků i 12V kvůli řadiči WD1793).

V současné době se mi jako ideální jeví kombinace Didaktiku Gama 192 s DivIDE 57c od Nobyho, nejlépe asi s ESXDOSem, který umí emulovat i TRDOS (byť bohužel ne správnou verzi TRDOSu z Brna, kterou bych rád).

Možná časem přidám víc, až na nějaké další detaily přijdu.

Oprava šasi / výroba nového šasi?

K tomu zatím nedošlo.

Periferie speciálně pro Didaktik Gama 192k

Aktuálně existují dvě periferie na rozšiřující port s 8255. Vylepšený DA out, kompatibilní s tím pro UR-4 a aktivní redukce pro připojení Kempston Joysticku.

DA out

Jelikož má DG192 dost paměti a pamět je kompatibilní se ZX Spectrum 128k, běží na něm i většina softwaru pro ZX 128k, včetně přehrávačů, jako jsou Sampletracker, A.S.E. a mnoho dalších. Byla by škoda toho nevyužít, tím spíš, že přímo v počítači je port potřebný pro připojení DA převodníku.

foto foto

Redukce pro připojení joysticku

Na port 31, tedy jednu z bran čipu 8255 se tradičně připojuje Kempston Joystick. Dá se přidrátovat stejně, jako u DG80k, ale takové redukce neumožňují používat autofire, nebo místo joysticku připojit Amiga myš. Proto jsem navrhl kompaktní redukci s invertory, podporou všech tří tlačítek a když už tak i s konektorem na připojení tiskárny kompatibilní s Didaktik Special B, které používá mimo redukce od Proximy i Jiiirův UPI.

foto foto

Joystick je pro jistotu vypínatelný, v mém provedení jumperem. Redukce by měla fungovat i u disketových mechanik Didaktik, nebo u upraveného DG80k, ale bez napájení se neobejde.

foto

Pro srovnání, jak vypadala originální redukce na joystick od Didaktiku. Joystick se připojoval do pětikolíku, protože s takovým konektorem joysticky Didaktik dodával. Neobsahovaly nic jiného, než málo spolehlivé mechanické spínače, byly nepraktické do ruky s mizernými přísavkami, neměly autofire. Původně byla redukce samozřejmě neuříznutá, ale tím levým okrajem překrývala konektor sběrnice a tím blokovala možnost připojit zároveň kabel disketové mechaniky D40. Takto redukci uřízli v autorizovaném servisu, což mi tehdy nijak nevadilo, problém byl vyřešen, joystick i D40 fungovaly. Softwarové zapnutí 8255 v D40 by problém neřešilo, protože interní 8255 v Gamě vypnout nejde a obě 8255 zabnuté současně by na sběrnici kolidovaly.

Původní stránky projektu na web.archive.org

Další odkazy

[ Zpět na hlavní stránku ]

Cygnusova stránka o ZX Spectru a kompatibilních počítačích byla napsána (přepsána) výhradně pomocí svobodného Open Source softwaru. V případě že naleznete chybu, nebo byste rádi cokoliv co se ZX Spectrem souvisí, neváhejte mi napsat na některý z mých emailů, nebo pracovně do zaměstnání. Stručně o mém webu se můžete dočíst zde.