Schukosteckdose mit USB (reparieren)

Dank dem USB Standard ist es heute einfach, seine Mobiltelefone, Tablets, Arduinos, Raspberry PI´s, Zahnbürsten, Power Banks etc., etc., mit ein und demselben Ladeadapter oder auch Steckernetzteil zu betreiben oder aufzuladen. Das „Steckernetzteil“ ist ein AC/DC Wandler, der im Idealfall die Netzseite mit den 240VAC/50Hz unter Einhaltung der geltenden Vorschriften von der Niedervolt-Gleichspannungsseite galvanisch trennt.  Die Niedervoltseite stellt dabei über eine USB-A Buchse die 5VDC zur Verfügung. Je nach Modell und Herkunft sind maximale Ströme von 1A bis zu ca. 2A zu entnehmen.

Durch die Vielzahl, der in den Haushalten vorhandenen USB versorgten Geräte, sind auch etliche dieser Steckernetzteile vorhanden. Zum Betrieb benötigt man nun für das Steckernetzteil logischerweise auch eine Steckdose der Hausinstallation um das Netzteil auch mit dem EVU Netz zu verbinden. Sind nun mehrere USB Geräte im Betrieb, oder besser – im Ladebetrieb, sind so schnell einige der Steckdosen im Haushalt belegt und für wichtigere Geräte, wie Kaffee Maschinen und dergleichen fehlt dann die Energieversorgung…

So kamen einige Hersteller auf die Idee, in eine Schuko Steckdose, die zum Einbau in einen Wandauslass konstruiert wurde, ein USB konformes Netzteil mit entsprechender USB Buchse zu integrieren, ohne dass der Platz für die Schuko Steckdose verloren geht.

Diese Steckdosen mit integriertem USB-Netzteil sind jetzt auch nichts Neues und daher schon einige Jahre am Markt. Natürlich musste auch ich damals solche Steckdosen einbauen, denn sie sind wirklich äußerst praktisch. So – nun sind natürlich die Jahre vergangen und die Lebensdauer der, in den Steckdosen eingebauten, Netzteile neigt sich dem Ende und sie fallen aus. Genauer gesagt liefern sie keine 5V Versorgung mehr.

keine Spannung mehr am 5V Ausgang

Da ich jedoch nicht gleich alles wegwerfe und gegen Neues ersetze – die Steckdosen waren damals auch teuer – war mein Plan, den Fehler zu suchen und sie nach Möglichkeit zu reparieren. In diesem Fall handelt es sich um eine Steckdose von Busch-Jaeger der Type 20EUCBUSB-214-500 die nun ihre Funktion verweigert. Das Netzteil soll im Standby Betrieb ca. 100mW benötigen und es kann bei5VCD einen maximalen Strom von 700mA abgeben.

Nach dem Ausbau der Steckdose war sie auch schnell zerlegt. Der an der Rückseite angebrachte Kunststoffdeckel wird über Rastnasen in seiner Gegenseite gehalten. Jetzt kam eine Platine zum Vorschein, die sich einfach herausziehen lässt. Die Kontaktierung zur Netzseite und auch die zur USB-Buchse wird über Federkontaktstifte realisiert. Hier sei gleich erwähnt – sie fallen schnell heraus. Darum sollte man die Steckdose immer mit der Rückseite nach oben bearbeiten. So erspart man sich das lästige Suchen nach den kleinen Stiftchen.

Deckel entfernt
Steckdose ohne Netzteil-Platine

 

Als die Platine nun aus ihrem Gehäuse befreit war, offenbarte sich auch gleich zumindest ein Problem, das den Ausfall des Netzteils erklärt. Ein kleiner Chip auf dem Board hatte ein Loch, das dort definitiv nicht hingehört. Die ihn umgebenden Bauteile wiesen auch Schmauchspuren auf. Dank einer funktionierenden weiteren Steckdose dieser Baureihe konnte ich das IC identifizieren.

Netzteilplatine
das Loch im IC gehört da nicht hin
„Schmauchspuren“ am Widerstand

 

Es handelt sich um einen LNK614DG der Serie Link Switch-II von PowerIntegrations. Es ist ein kleiner ALL-IN-ONE IC, der den Leistungs FET, den Oszillator und die Regelung über eine Feedbackwicklung des Transformators integriert hat. Die Leistungsangabe laut Datenblatt liegt bei 3.5W eingebaut in ein geschlossenes Gehäuse und bei 4.1W im open Frame oder belüfteten Zustand.

„typical“ application – Quelle: Datenblatt https://ac-dc.power.com/products/product-archive/linkswitch-ii/

Der Chip benötigt also nur wenige periphere Bauteile, was in diesem Fall auch die Suche nach weiteren Fehlern erleichtertere. Netzseitig ist ledig die AC-Gleichrichtung und Glättung sowie die Line-Filterung notwendig. Diese Komponenten waren auch in Top Zustand und funktionierten. Dann gibt´s nur mehr den Transformator mit seiner Primar-, Sekundär- und Feedbackwicklung, die sekundäre Gleichrichtung und Glättung und ein paar Widerstände die als Teiler geschaltet sind. Bei all diesen Bauteilen war kein Fehler festzustellen. Also – who dares wins – den IC bestellt und getauscht – und Bingo – die 5V stehen wieder am Ausgang an und lassen sich auch belasten.

der neue Chip vor dem Einbau 🙂

 

 

 

 

 

 

Die Vectrex

Es liegt schon einige Zeit zurück, dass ich dieses Schätzchen bearbeitet und aufbereitet habe. Einen Beitrag darüber zu schreiben, ist dann wieder ein ganz anderes Thema. Oft habe ich mir gedacht, man könnte die Reparaturen und Aufbereitungen ja gleich mitfilmen und dann einen kleinen Film daraus machen und auf einer Videoplattform veröffentlichen… Na zumindest jetzt, im mittlerweile zweiten Corona Lock down und einer schlaflosen Nacht, sitze ich wieder vorm Rechner und versuche über dieses Stück geniale Hardware ein paar Zeilen zu verfassen. Dieses „geniale Stück Hardware“ habe ich zwar selber nie besessen und auch spät von dessen Existenz erfahren, aber als ich mich dann ein wenig eingelesen hatte, musste ich eines haben – aber natürlich auch zu einem bezahlbaren Preis. Also wie immer, lange nach defekten Geräten gesucht – und da die nur kurze Zeit hergestellt wurden, sind sie auch rar und schwer zu finden. Aber nach langer Suche hatte ich Glück und ein defektes, aber in Teilen vollständiges Gerät gefunden. Wie oben im Titel schon geschrieben, handelt es sich um die (oder auch „den“) Vectrex.

Die Vectrex ist ein Heim-Arcade Automat, mit einer 24cm Monochrombildröhre, einem ausklappbaren und auch herausnehmbaren Joystick. Dieser Spielautomat ist ein vollständiges „stand-alone“ System, das nur mehr eine Energieversorgung aus der Steckdose benötigt und es kann direkt losgelegt werden. Das Spiel der Vectrex nennt sich „MINE STORM“ und ist ein Klon des ASTEROID Spiels. Man hat damals also einen ASTEROIDS Automaten für daheim gekauft. Wenn ich von „damals“ spreche, dann bedeutet das von 1982 bis 1984. Denn die US Firma General Consumers Electronics (GCE) hat 1982 mit dem Verkauf des Automaten begonnen. Zu der Zeit war allerdings auch schon Atari mit dem 2600er auf dem Markt und erfreute sich großer Beliebtheit. Auch der Verkauf des C64 von Commodore stand kurz bevor. Diese Begebenheiten verminderten die Chance auf den großen Durchbruch der Vectrex zumal der Startpreis mit 200$ kein Schnäppchen war. So ging die Vertriebsfirma GCE 1984 pleite. In Europa war „MB“ Milton Bradley ab 1983 Rechteinhaber und vertrieb den Vectrex (oder die?). Um nun nicht nur das integrierte MINE STORM spielen zu müssen, gibt es einen Erweiterungsport, in den Spielemodule in ROM-Form gesteckt werden können. An Spieletiteln gab es ein überschaubare Menge – damit will ich sagen, dass es nicht besonders viele waren. Ein paar davon habe ich in dem Beitrag „Spielemodul für die Vectrex selbstgemacht“ erwähnt. Es existiert aber auch noch heute eine Community, die sich mit der Hardware und Software für die Vectrex beschäftigt und eigene Games entwickelt (sog. Homebrew Games). Auf der Website vectrex.de findet man eine reichhaltige Sammlung an Informationen über die Hardware. Auch Youtuber wie Zerobrain und Wolfgang Robel beschäftigen sich mit dieser Thematik und haben interessante Beiträge dazu veröffentlicht.

Driverboard für Hochspannung und Ablenkung usw.

So – aber nun zur Technik der Konsole. Die Vectrex besteht aus einem schwarzen Kunststoffgehäuse. Darin eingebaut ein CRT (auf Deutsch eine Kathodenstrahlröhre, also Bildröhre) im Hochformat. Ein Board für die Ansteuerung der Röhre mit der Hochspannungserzeugung und Treibern für die Ablenkspulen. Dann gibt’s da einen 50 Hz Netztransformator der als Niederspannungsversorgung der gesamten Elektronik dient. Hier ist anzumerken, dass die Primärseite des Trafos, als die 240VAC Seite direkt mit dem Netzkabel verbunden ist. Der Trafo verbraucht also IMMER Energie. Der kombinierte Lautstärke-Netzdreschalter ist an der Niederspannungsseite angebracht und trennt also nur die Elektronik. Der Trafo bleibt immer am Netz. Also wenn man das Gerät nicht verwendet, dann sollte man auch den Netzstecker ziehen.

Mainboard

Um mit der Aufzählung der Innereien fortzufahren: Es fehlt noch das, naja, nicht ganz unwichtige Teil – das Mainboard mit dem „Rechner“. Darauf arbeitet eine 6809 CPU von Motorola. Das ist eine 8Bit CPU die mit einem Takt von 1.6MHz angetrieben wird. Der Takt wird vom On-Chip Oszillator erzeugt, der nur mehr den Quarz an der Außenwelt benötigt. Die genauen technischen Features findet man wie immer im Datenblatt. Zur Sounderzeugung ist ein Dreikanal – Synthesizer – Soundchip verbaut, der AY-3-8910. Leider wurde bei der weiteren Signalverarbeitung gespart und das Audiosignal muss auf dem Weg zum NF-Verstärker so ziemlich alles an eingestrahlten Störungen mitnehmen, was die Leistungsstufen zur Ansteuerung des Bildrohrs so abstrahlen. Das ist aber ein durchaus bekanntes Phänomen. Die Vectrex ist bekannt für die „ich nenne es“ unsaubere, verrauschte Tonausgabe. Daran erkennt man aber auch die Originalität der frühen Konsolen. Angeblich sollen den letzten Generationen vor dem Verkaufsende dieses Problem nicht mehr haben. Ich habe bisher aber nur die verrauschten Vectrexen kennengelernt.

Vom Ton zum Bild. Und das ist auch einer der großen Unterschiede zu herkömmlichen Videospielkonsolen. Eine herkömmliche Spielekonsole wie auch jeder Fernsehempfänger rastert das Bild. Da bedeutet der Elektronenstrahl der Röhre schreibt die Bildinformation Zeile für Zeile auf die Leuchtschichte. Je nach Standard gibt es hier Unterschiede, wie Halbbildverfahren oder Anzahl der Zeilen oder auch Anzahl der Bildwechsel. Aber das Prinzip ist bei allen Rasterschreibern gleich. Links oben wird begonnen, eine Zeile mit den unterschiedlichen Helligkeits- und Farbinformationen zu schreiben. Dann erreicht der Strahl das rechte Ende des Bildrandes und wird dunkel geschaltet um ganz schnell in der nächsten oder (je nach Verfahren) übernächsten Zeile wieder zu beginnen. Beim PAL-System dauerte die Zeit von links nach rechts 64µs und das bei 625 Zeilen. Das bedeutet ein vollständiges Bild war in 0.04s geschrieben. Das wiederum bedeutet in einer Sekunde erreicht man damit eine Anzahl von 25 dargestellten Bildern:

64µs pro Zeile * 625 Zeilen = 0.04s je Bild * 25 Bilder = 1 Sekunde

Soweit so gut. Die Ablenkung des Elektronenstrahls wurde mittels magnetischen Feldern über Spulen am Bildröhrenhals realisiert.

Bei der Vectrex funktioniert das etwas anders. Der Name Vectrex, so mein Ansatz stammt von dem Begriff „Vektor“ also per Definition: Größe, die als ein in bestimmter Richtung mit bestimmter Länge verlaufender Pfeil dargestellt wird und die durch verschiedene Angaben (Richtung, Betrag) festgelegt werden kann. Im Datenblatt der Vectrex liest man bei Bildschirmauflösung 256×256 Positionen. Das bedeutet, der Elektronenstrahl kann ausgehend von seiner Nullposition (also beide Ablenkspulen erzeugen kein Magnetfeld) jeweils in 128 Stufen nach oben, nach unten, nach links und nach rechts abgelenkt werden. (also beide Achsen haben je eine Auflösung von 8 Bit). Wie funktioniert das jetzt? Nehmen wir an ein kleines Dreieck soll im linken oberen Bildschirmbereich dargestellt werden. Wir nehmen an, der linke Bildrand liegt bei x=-128, der rechte bei x=+128, der obere bei  y=-128 und der untere bei y=+128.

Bildröhre der Vectrex

Dazu wird der Elektronenstrahl von seiner Nullposition nach links oben, also zum Beispiel in x=-50 und y=-50 ausgelenkt. Von dort fährt er zum nächsten Punkt des Dreieckes z.B.  -40/-60 und von dort zum nächsten (z.Bsp. -30/-50) und dann wieder zurück zu -50/-50. Während des Anfahrens dieser drei Punkte ist der Elektronenstrahl hell geschaltet. Er zeichnet also das Dreieck. Vom letzten Punkt und auch ersten Punkt des geschlossenen Dreiecks geht’s dann wieder zurück zur Nullposition und das natürlich mit dunkel geschaltetem Elektronenstrahl.  So lange das Dreieck auf dem Bildschirm dargestellt wird, wird der Vorgang mit der maximalen Geschwindigkeit wiederholt um ein schönes, flimmerfreies Dreieck zu sehen.  Jetzt kann man sich denken was passiert, wenn nun ganz viele Symbole gleichzeitig gezeichnet werden sollen. Das geht natürlich nicht. Der Strahl muss alle Symbole nacheinander anfahren und zeichnen. Das bedeutet wiederum je mehr Symbole, umso länger dauert es, bis das Bild fertig gezeichnet ist und im Umkehrschluss umso langsamer wird die Bildwiederholrate. Also je mehr Grafiksymbole, umso mehr Geflimmer.

Die X/Y Daten werden digital als jeweils 8Bit Werte erzeugt und über zwei 8 Bit DA-Wandler (Digital/Analog) in eine analoge Spannung umgewandelt. Diese Spannung wird an das nichtlineare Verhalten der Ablenkelektronik angepasst (mittel OP-Amp Integratoren) und einer zweikanaligen Verstärkerstufe zugeführt, die auch Frequenzen im höheren Kiloherz-Bereich schafft und im Stande ist, die Ablenkspulen, also Induktive Lasten zu treiben. Und was bietet sich hier an: Eine Audioendstufe aus einem Audioverstärker. Und genau so wurde es hier gelöst. Unter dem Kühlkörper befindet sich ein LM379 ein Dual 6W Audioverstärker IC von National Semiconductor. Ein nettes Detail am Rande: Der Hochspannungstransformator wird von einem NE555 IC-getaktet…

Um nun die Spiele auf der Vectrex auch bedienen zu können, ist ein abnehmbarer Controller – also Joystick – mit vier Tasten in Form der unteren Frontabdeckung integriert. Der Zweiachsen – Stick besteht aus zwei Potentiometern mit denen eine feine, „quasi stufenlose“ Kontrolle der Spieleobjekte möglich ist.

Nun ja, und eine solche Konsole, oder Home Arcade, oder einfach nur ein solch ein Schätzchen habe ich nach ewiger Suche günstig gefunden. Natürlich mit ein paar Problemchen. Wichtig war mir zuallererst einmal, dass alles vollständig ist und nach Möglichkeit keine Teile fehlen. Von außen betrachtet, war auch, bis auf ein abgeschnittenes Netzkabel, alles da. Der Controller war komplett – auch das Spiral – Anschlusskabel fehlte nicht und war in einem guten Zustand. Leider hatte schon jemand am Controllergehäuse herumgebastelt und versucht, die beiden Gehäusehälften mit einem Schraubendreher auseinander zu hebeln, aber er hatte scheinbar nicht bedacht, dass unter dem oberen Aufkleber etliche Schrauben zu finden sind, die alles zusammenhalten. Dem entsprechend sieht das Gehäuse heute auch aus. – leider-

Gehäuseschale des Controllers mit Beschädigung durch Schraubendreherhebeln

Die Vectrex hatte aufgrund der Staubansammlung und des Modergeruches die letzten 35 Jahre scheinbar in einem Keller oder Dachboden verbracht. So war mein Plan nun, einmal das ganze Gerät komplett zu zerlegen und dabei gleich die Vollständigkeit zu überprüfen. Schon beim Öffnen der Gehäuseschrauben fiel mir auf, dass ein paar Schrauben fehlten. Also war da auch schon jemand drinnen. Nach der kompletten Demontage war erst einmal eine intensive Reinigung angesagt. Genauer gesagt war es eher eine Waschung. So musste von der Bildröhre, der Ablenkeinheit bis hin zu den Boards alles ins Seifenbad. Nach der Trocknung kann sich das Ergebnis auch sehen lassen. Die Teile sehen wieder aus wie neu. Jetzt konnte mit den Reparaturen begonnen werden.

Es stellte sich schlussendlich heraus, dass bis auf ein paar Kleinigkeiten soweit keine größeren Probleme vorlagen. Zuerst mal war der Netzschalter an den Kontakten so verharzt, dass an beiden Polen kein geschlossener Kontakt mehr zu erreichen war. Dann gab es keine Hochspannung an der Röhre – hier war der Transistor BU407 defekt und schaltete nur mehr ganz müde bis gar nicht durch. Die diversen Potis benötigten ein wenig Zuneigung und der eine oder andere Kondensator musste noch erneuert werden. Aber das war´s dann auch schon. Nachfolgend lade ich noch ein paar Bilder zu den Reinigungs- und Reparaturarbeiten hoch.

 

 

 

 

Spielemodul für die Vectrex selbstgemacht

Für die Vectrex – Spielekonsole einem Home-Arcade-Automat aus dem Jahr 1982 gibt, oder gab es eine sehr begrenzte Anzahl an Spiele Titeln. Die Vectrex selber, beziehungsweise die Restauration dieses Schätzchens werde ich in einem eigenen Beitrag vorstellen.

Die Spiele waren in Form von ROM-Modulen erhältlich und mussten seitlich in die Konsole gesteckt werden. Heute sind sie, wie auch die Konsole selber, ziemlich rar und schwer zu finden. Auch preislich sind sie meist keine Schnäppchen. Es gibt auch Nachbauten, Multiroms und einige DIY Projekte, die auf Basis der alten EPROMS das Spielprogramm oder auch mehrere Games gespeichert halten und so über ein „Modul“ spielbar waren.   Da ich auch noch alle möglichen Eproms mit unterschiedlichen Größen im Bauteilelager habe und auch von einem Kollegen (vielen Dank Jürgen) ein paar 27C512er Eproms gesponsert bekam, musste ich einfach versuchen, damit ein ROM-Modul zu basteln.

originale Vectrex ROM-Modul Platine

Also einmal schnell nachgedacht, was ich dafür alles benötige. Hier eine kleine Aufstellung:

  • alte EPROMS (ich verwende Eproms, die mit UV-Licht wieder gelöscht werden können)
  • einen Eprom Programmer (in der hintersten Ecke eines Kastens habe ich noch einen ChipLab Programmer mit paralleler Schnittstelle gefunden)
  • einen alten Rechner mit eben einer parallelen Schnittstelle und einem älteren Betriebssystem (Windows XP). Auch hier habe ich glücklicher Weise einmal mehr auf die Entsorgung verzichtet und einen alten Laptop wieder zum Leben erweckt.
  • eine Software für den Programmer (hier verwende ich „ChipLab“ die mit Hilfe von „porttalk22“ auf WindowsXP lauffähig ist)
  • die Binärdaten oder HEX-Files der originalen ROM-Module (hierzu kann man die Internetsuche bemühen)
  • ein Layout Tool (Autodesk Eagle)
  • eine Bastelbude, in der man Platinen ätzen kann, oder einen Account bei einem fernöstlichen PCB-Hersteller
  • Lötwerkzeug und Kleinteile
  • und natürlich eine Vectrex – sonst hat das alles keinen Sinn
EPROMs

Um den Speicherbedarf der Eproms zu ermitteln, muss ich zuerst einmal die Größe der Spiele kennen. Hier die Liste der Titel und deren Größe:

Spiele mit einer Größe von 4 kB (4 kilo Byte). Das entspricht einem Adressbereich von hex 0000 bis 0FFF

  • Armor Attack
  • Art Master
  • Bedlam
  • Berzerk
  • Clean-Sweep
  • Cosmic Chasm
  • Engine Analyzer
  • Hyperchase
  • Minestorm 2
  • Rip Off
  • Scramble
  • Solar Quest
  • Space Wars
  • Star Castle
  • Star Hawk
  • Star Trek

Spiele mit einer Größe von 8 kB (8 kilo Byte). Das entspricht einem Adressbereich von hex 0000 bis 1FFF

  • Animaction
  • Blitz
  • Fortess of Narzod
  • Heads Up
  • Melody Master
  • Pitchers Duel
  • Pole Position
  • Spike
  • Spinball
  • Tour de France
  • Web Wars

Spiele mit einer Größe von 12 kB (12 kilo Byte). Das entspricht einem Adressbereich von hex 0000 bis 2FFF

  • Dark Tower

Als nächstes sehe ich mir einmal die Eproms bezüglich Pinout und Größe an. Hier habe ich zwei Größen betreffend der Pin Anzahl zur Verfügung. Eproms mit 28pin und 32pin im DIL Gehäuse. Zu denen im 28poligen Gehäuse gehören folgende Typen:

  • 27c64         8k x 8 bit  also   64 kb (kilo Bit)
  • 27c128   16k x 8 bit  also 128 kb (kilo Bit)
  • 27c256   32k x 8 bit  also  256 kb (kilo Bit)
  • 27c512   64k x 8 bit  also  512 kb (kilo Bit)
Bild von (www.futurlec.com)
Bild von (www.futurlec.com)

 

Das Pinout ist, bis auf die unterschiedliche Anzahl der Addressleitungen, identisch. Die 1Mbit Variante 27C1001 (27C010) hat jedoch ein anderes Pinout.

Bild von (www.futurlec.com)

Der nächste Schritt ist, sich das Pinout des Vectrex Modulschachtes anzusehen. Die Pin – Nummern des Moduls sind im Bild unten zu gekennzeichnet.

Pin Nummerierung des Vectrex Moduls

Die den Pin-Nummern zugehörigen Signale sind dem Vectrex Schaltplan des Mainboards zu entnehmen. Im Bild unten ist ein Auszug des Schaltplans mit dem Bereich des 36 poligen Cartridge-Connectors dargestellt. (Quelle: console5.com)

Jetzt sind soweit mal alle nötigen Informationen gesammelt, um mit einem Schaltplan und Layout zu beginnen. Im Netz habe ich nach einem Eagle-Layout für den Platinen-Stecker gesucht. Es war aber nicht gleich etwas zu finden. Also musste ein originales ROM-Modul als Referenz für die Abmessungen und Abstände der Kontaktpads herhalten. Mit den so abgenommenen Massen war es dann schnell gemacht und ich hatte ein neues Eagle-Bauteil gezeichnet und in der Library gespeichert.

vectrex_connector.lbr

Ich habe zwei Varianten der Modulschaltungen gezeichnet. Eine für die EPROMs mit 28 Pins und eine für die 1Mbit ROMs mit 32 Anschlusspins. (Da hier ja auch mehr Games Platz finden) Um nun alle möglichen Größen an Spielen unterschiedlich auf dem EPROM verteilen zu können, habe ich die Adressbits 12,13 und 14 umschaltbar gemacht. Und zwar so, dass diese drei Adressleitungen wahlweise von der Vectrex angesteuert werden können, oder extern vom Bediener über DIP-Schalter (L/H) auszuwählen sind. Die Bits 15 und 16 (sind ebenfalls über DIP-Schalter auszuwählen).

Die folgende Tabelle zeigt ein paar Beispiele, wie die Startadressen der Spiele ausgewählt werden können.

bit
16
bit
15
bit
14
bit
13
bit
12
bit11-bit0
game adressen
adressen
start – ende (hex)
L L L L L bei 8k Spiel 0000 – 1FFF
L L L H L bei 8k Spiel 2000 – 3FFF
L L H L L bei 8k Spiel 4000 – 5FFF
L L H H L bei 8k Spiel 6000 – 7FFF
L H L L L bei 8k Spiel 8000 – 9FFF
L H L H L bei 8k Spiel A000 – BFFF
L H H L L bei 8k Spiel C000 – DFFF
L H H H L bei 8k Spiel E000 – FFFF
H L L L L bei 4k Spiel 10000-10FFF
und so weiter…
Ansicht im Hex Editor

Vorausgesetzt natürlich, die Spieledaten wurden auch so auf das EPROM geschrieben. Um das zu bewerkstelligen, verwende ich einen von vielen Freeware – Hex Editoren (HxD) und baue mir aus den einzelnen Game-Images ein Binärfile zusammen. Diese „Datei“ wird dann in der ChipLab-Software importiert, das korrekte EPROM aus der Datenbank ausgewählt, dann den Chip in den Programmer gesteckt und los gehts… (Vorher nochmal checken, ob der Chip auch leer ist. Ansonsten muss er „oben ohne“ in die Sonne, oder unter die UV-Lampe (für ca. 15-20min)

Eprom im Programmer

Ist der Chip mit Bits gefüllt und aus dem Schaltplan ein Layout gemacht, dann geht´s ans Ätzen eines Prototypen. Dafür konnte ich in einer kurzen Mittagspause die Ätzanlage unserer Firma heranziehen und das unnötige Kupfer der Platine ätztechnisch entfernen.

Platinen Layout auf Folie

Nach dem Belichten einer mit fotopositv Lack beschichteten doppelseitigen Platine und dem anschließenden Entwickeln derselben, kann wird das überflüssige Kuper mit EisenDreiChlorid entfernt. Übrig bleibt die gewünschte Struktur.

Mal ein Selfie zwischendurch. Die Belichtung der Platine mit UV – Licht dauert etwa 57 Sekunden. Genug Zeit um mit dem Handy dumme Fotos zu machen 😀

 

Weiter geht es dann mit dem Bohren der Löcher in das Board. Die Durchkontaktierungen (VIAs) vom Top- zum Bottom Layer werden bei dem Prototypen nicht durch galvanisches Auftragen von Kupfer in den Bohrungen realisiert, sondern per Hand durch Durchstecken eines Stückes Silberdraht durch das Loch und anschließendem beidseitigem Verlöten.

fertig geätzte Platine

Jetzt fehlt nur noch die Bestückung. Die ist aber sehr schnell erledigt. Denn bis auf den IC-Sockel, ein paar Pull-Up Widerstände und die DIP-Schalter ist auf dem Board ja nicht viel drauf. Also die paar Teile gelötet, den Chip in den Sockel gesteckt – und fertig ist das ROM-Modul.

fertig bestücktes ROM-Modul

Wie das fertige Modul an der Vectrex aussieht und vorallem funktioniert, werde ich beizeiten einmal als kurzes Video zeigen. Ich habe das Board auch ein wenig verschönert und als industriell gefertige Platine bei einem fernöstlichen Leiterplattenhersteller in Auftrag gegeben…

(kleines Update am 20.Oktober 2020)
Die im fermem Osten gefertigten Platine sind gekommen und sehen meiner Meinung nach auch ganz passabel aus. Schnell ist ein Board bestückt … hier das Ergebnis:

HomeMatic Rauchmelder HM-SEC-SD Schnellreparatur

Auch dieses Mal wieder ein schneller Beitrag zum Thema „Alterung und Homematic Smart Home“. Es geht um folgendes Gerät: Den Homematic Rauchmelder HM-SEC-SD, also die ältere Version der Rauchmelder aus dem Hause eq3.

Eines gleich vorweg: Dieser Beitrag zeigt lediglich, wie ich dieses Gerät wieder in Betrieb gesetzt habe. Da es sich um ein sicherheitsrelevantes Gerät handelt, müsste nach der Reparatur wieder eine Abnahme durch ein zertifiziertes Prüfunternehmen stattfinden um es weiter verwenden zu dürfen. Der Beitrag stellt also nur das, was in dem Gerät kaputt geworden ist.

Worum geht es also?  Der Funkrauchmelder HM-SEC-SD zeigte im Rahmen des monatlichen Tests (ja man sollte einmal im Monat die Prüftaste drücken) folgendes Symptom:

Ein kurzer Druck auf die Taste und es kam kein akustisches Signal – dafür blinkt die rote Signal-Led mehrfach im ca. 0.5s Takt. Ein Erneuern der Batterien ändert nichts, das Verhalten bleibt. Das Funkmodul des Melders verhält sich normal. Man kann es Rücksetzen und auch wieder anlernen. Ein Blick in die Bedienungsanleitung sagt in diesem Fall (unter Punkt 9.2 Seite 24)

Beginnt nach dem Drücken der Taste nur die Leuchtdiode zu blinken, ist der Rauchmelder defekt und muss ausgetauscht werden
 
Also Zeit, den Melder zu öffnen und nachzusehen. Mein erster Verdacht fiel auf die Detektorkammer und dass hier eine Verunreinigung vorliegt oder sich ein Tierchen in der Kammer niedergelassen hat…
Rauchmelder geöffnet

Doch nach Entfernen des Deckels der Detektorkammer waren keine tierischen Eindringlinge zu entdecken. Jedoch an der Innenseite des Deckels war ein eigenartiges Muster zu erkennen:

Schlieren innen am Detektordeckel

Diese Schlieren, so dachte ich zuerst, sind im Rahmen des Spritzens des Kunststoffbauteils entstanden und müssen so sein. Doch bei näherer Betrachtung und einem „Darüberwischen“ mit dem Finger ließen sie sich entfernen. Kurz gesagt, diese Schlieren sind Staubpartikel. Und wenn sie am Deckel sind, dann auch in der gesamten Messkammer. Also mit Druckluft ausgeblasen, Deckel wieder draufgesteckt und getestet. -> selber Fehler wie zuvor. Also nochmal Deckel runter und etwas genauer mit einer Lupe hingesehen. Der gröbere Staub, wenn man von „grob“ sprechen kann war zwar weg, aber die Oberfläche der Photodioden hatte noch ganz feine und schwer erkennbare Schlieren. Also reinigte ich die Kammer und die Dioden mit ein wenig Alkohol an einem Wattestäbchen.

gründliche Reinigung erforderlich

Ein neuerlicher Funktionstest zeigte einen Erfolg – besser Teilerfolg. Nach Drücken des Prüftasters quäkte der Piezo – jedoch nur sehr sehr leise – und damit meine ich kaum hörbar und die LED blitzte neun Mal im Abstand einer Sekunde. Also eigentlich so wie es sein soll. Nur eben viel zu leise. Also musste noch etwas kaputt sein. So untersuchte ich die Schaltung beginnend beim Piezo und wurde schnell fündig. Der Piezo wird von einem 40106 eine 6fach Schmitt-Trigger angesteuert. Um satt Strom zu treiben sind je drei „Schmitts“ parallelgeschaltet. Der Ausgang war niederohmig, was eigentlich nicht sein darf. Also den 40106 ausgelötet und noch einmal gemessen. Zwischen Pin 1,2 und 7 (Eingang und Ausgang des ersten Schmitt-Triggers und dem VSS-Pin) war ein satter Kurzschluss. Das bedeutet der IC-ist defekt.

6fach Schmitttrigger IC 40106

Nachdem der IC getauscht war, konnte der Rauchmelder endlich wieder wie gewohnt „schreien“.

Tabletop Spielekonsole Galaxy II

„ASTRO WARS“ oder „GALAXY II“ ist die Bezeichnung der Table Top Spielekonsole, die ich hier vorstelle. Es handelt um die Heimversion des Arcade-Spiels „Galaxian“, die als kleines Tischgerät für jedermann zu Hause umgesetzt wurde. Hersteller war die Firma Epoch, die das Gerät im Jahr 1981 verkauft hat. Es gab davon auch einen Klon, den die Firma Grandstand unter Lizenz von Epoch hergestellt hat. Das Gerät trug den Namen „ASTRO WARS“

Vom technischen Aufbau handelt es sich wie damals bei vielen Spielekonsolen üblich um eine „stand-alone“ Konsole. Das bedeutet, das Gerät konnte ohne weiteres Zubehör betrieben werden. Man benötigt lediglich vier Stück 1.5V Zellen oder ein 6V Steckernetzteil. Die Anzeige, also das Display wurde mittels VFD (Vakuum Fluoreszenz Display) realisiert, da die LCDs damals noch teuer waren und aufgrund der geringen Stromaufnahme erst als Uhrendisplays zum Einsatz kamen.

Der Bildschirm ist so gestaltet, dass eine gewölbte transparente Folie, bedruckt mit Weltraummotiven über der VFD-Röhre platziert ist. Eine Fresnelsche Stufenlinse, oder Fresnel-Linse stellt den Displayinhalt optisch vergrößert dar. Das Display scheint auch farbig, bzw. stellt die Spielsymbole in Farbe dar. Das wurde gelöst, indem über einzelne Bereiche der VFD-Röhre farbige Folie geklebt wurde. Die gesamte Gestaltung der Anzeige erhält so einen gewissen 3D-Effekt.

Aus dem originalen Werbetext der Verpackung:

„Ultra-modern arcade excitement is now yours, as you defend your earth ships against a fierce invasion. You must dodge the enemy missiles and fire back at the squadrons of attaching fightes, warships and enemy command ships. If you survive, you can attemt the sxiting DOCKING MANOUEVRE and earn extra points.“

Die hochmoderne Arcade-Spannung liegt jetzt bei Ihnen, wenn Sie Ihre Erdschiffe gegen eine heftige Invasion verteidigen. Sie müssen den feindlichen Raketen ausweichen und auf die Staffeln zurückschießen, in denen Kämpfe, Kriegsschiffe und feindliche Kommandoschiffe angebracht sind. Wenn Sie überleben, können Sie mit dem aufregenden Docking Manöver zusätzliche Punkte verdienen.

Zum technischen Aufbau:
Wie schon erwähnt basiert der Aufbau auf einem Fluoreszenz Display, das wiederum von einem NEC D553C Microcontroller/- prozessor angesteuert wird. Dieser 4Bit 42PIN IC im DIP Gehäuse ist einer der damals sehr häufig in Spielekonsolen verwendete Chip, da er nicht nur den Spielealgorithmus beinhält, sondern auch imstande ist, das Display direkt anzusteuern. Es gibt auch Ton, der über einen Piezo ausgegeben wird.  Der Chip benötigt lediglich eine Spannungsversorgung. Der Takt wird mit einem externen Resonator erzeugt… eine ausführlichere Beschreibung ist in älteren Beiträgen zu finden.

  • Tabletop Spielkonsole
  • Hersteller EPOCH, Grandstand licensed
  • Vertrieben durch Schuco Tronic
  • Space Invaders / Galaxian Klon
  • Bildschirm: VFD Display
  • Drei Spielmodi
  • Herstellungsjahr 1981
  • Spannungsversorgung: 6V mit 4×1.5V Zellen oder Steckernetzteil
  • Größe ca. 22 x 17 x 16cm
  • Tonausgabe über Piezo
  • Altersempfehlung lt. Vertrieb: Ab 8 Jahren

Fotogalerie:

 

Konfigurierbare Steckernetzteile

Dieser kurze Beitrag soll nur als Hilfe dienen, um gegebenenfalls schnell nachsehen zu können. Im Laufe der Zeit sammeln sich bei vermutlich jedem von uns unzählige Steckernetzteile und Adapter an. Einige sind Festspannungsnetzteile, andere wiederum sind im Bereich der Ausgangsspannungen einstellbar. Einstellen lassen sich die Ausgangsspannungen dieser Netzteile mit Schiebe- oder Drehschaltern oder auch mit kleinen Steckern (Jumpern) in denen Widerstände verbaut sind.

Auf den Jumpern ist auch immer die Spannung aufgedruckt, die damit eingestellt wird. Es gibt jedoch einen kleinen Haken an der Sache. Wenn man mehrere unterschiedliche Netzteile (unterschiedlich im Bereich der Leistung und auch im Ausgangsspannungsbereich) hat, dann hat man schnell ein Sammelsurium unterschiedlicher Widerstandsjumper. Das Problem ist jetzt, dass die Jumper alle gleich aussehen und auch mit gleichen Spannungswerten bedruckt sind. Sortiert man die nicht ordentlich zu den jeweiligen Netzteilen, dann ist das Malheur schnell passiert. Ein Beispiel: Ein Netzteil der Type SPS24-24W hat einen Jumper mit Aufdruck 9V. Der Jumper hat einen Widerstand von ca. 9kOhm. Ein anderes Netzteil der Type SPS12-23W hat ebenfalls einen Jumper mit Aufdruck 9V – allerdings einen Widerstand von nur 1.5kOhm. Und so ist es schnell passiert, dass man (oder ich) den Jumper vom falschen Netzteil einsteckt. In meinem Beispiel habe ich den 9V Jumper mit 1.5kOhm in das SPS24-24W Netzteil gesteckt. Bevor ich noch mit den Messstrippen an der Kabelbuchse war, gab es einen dumpfen Knall, eine allzu bekannte Rauchschwade und den dazugehörigen Geruch eines geplatzten Kondensators (Elkos).

Was war passiert? Der Wert des falschen Jumperwiderstand war kleiner als der kleinste Wert des korrekten Jumpers (24V = 2.42kOhm). Also war die Ausgangsspannung deutlich höher als 24V und somit auch deutlich höher als die Spannungsfestigkeit des Sieb Elkos am Ausgang (der hatte bei 220µF eine Spannungsfestigkeit von 25V).

Um das zukünftig zu vermeiden, habe ich die Widerstandswerte passend zu den Netzteilmodellen der Reihe SPS herausgemessen.


Modell SPS12-12W-A
(von dem Modell habe ich leider kein Expemplar zur Verfügung – falls jemand eines zur Hand hat, würde ich mich freuen die Widerstandwerte hier in die Liste aufnehmen zu können)

Spannungen:
3V ………….  0.00k
4.5V………..  0.00k
5V…………… 0.00k
6V…………..  0.00k
7.5V……….  0.00k
9V …………  0.00k
12V………..  0.00k

Modell SPS12-24W-B
Spannungen:
3V …………. 373.0k
4.5V………..  6.01k
5V…………… 4.51k
6V…………..  3.08k
7.5V……….  2.04k
9V …………  1.54k
12V………..  1.02k

Modell SPS24-24W-A
Spannungen:
9V ………….  9.09k
12V…………  5.75k
13.5V……..  4.97k
15V…………  4.29k
18V…………  3.39k
20V ………..  2.98k
24V………..   2.42k

Modell SPS24-48W-B
Spannungen:
9V ………….  17.38k
12V…………  8.27k
13.5V……..  6.78k
15V…………  5.48k
18V…………  4.20k
20V ………..  3.60k
24V………..   2.78k

Restauration / Umbau eines Arcadeautomaten

Zuerst einmal die Frage – was bedeutet eigentlich „Arcade“?  In Wikipedia findet man dazu folgendes:

Arcade-Spiel ist eine Bezeichnung für Videospiele, die seit den 1970er Jahren in öffentlichen Spielhäusern in den USA, so genannten Penny Arcades, bzw. in Europa in Spielhallen kostenpflichtig angeboten werden. In den frühen 1980er Jahren wurden Arcade-Automaten in Deutschland außer in Spielhallen auch in vielen Imbissbuden, Kiosken und Supermarktvorräumen aufgestellt, bis dies gesetzlich verboten wurde. An Arcade-Automaten kann der Nutzer gegen Geldeinwurf spielen. Der Spielpreis betrug in Deutschland in der Regel eine D-Mark, während er im Ausland meist geringer war. Erfolgreiche Spiele wurden später häufig für den PC sowie für verschiedene Videospielkonsolen umgesetzt. (wikipedia)

Aber das erklärt mir noch nicht warum dafür das Wort „Arcade“ verwendet wird. Als Begriffserklärung für „Arcade“ oder „Arkade“ ist zu finden:  die Arkade – der Säulengang oder „eine Arkade ist eine Abfolge von Bögen, von denen jeder gegen den nächsten stößt und der von Säulen oder Pfeilern oder einem überdachten Gang getragen wird.“ Darin würde sich für mich eher der Sinn der Wortwahl ergeben, da die Spielautomaten in den Hallen dicht an dicht aufgestellt wurden und so das Bild eines Ganges ergeben – und so nannte man dann die Spielautomaten einfach Arcade-Automaten… so meine Idee. Wenn jemand die Herkunft genauer oder richtig erklären kann – bitte darum.

Nun aber zu meinem kleinen Projekt. Mein Kollege hat einen alten Scheunenfund – einen Arcade Spielautomaten – mit der Jamma – Spielplatine „COMBAT SCHOOL“  bei Räumungsarbeiten gefunden und vorbeigebracht. JAMMA (Japan Amusement Machinery Manufacturers Association) bezeichnet auch eine 56-polige Schnittstelle, die das Automatenkabinett mit der Spielplatine verbindet. Bevor mit mit der technischen Inspektion begonnen werden konnte, musste einmal reichlich Schmutz entfernt werden. Nach einigem Staubsaugen und Wischen im Inneren des Kabinetts kam die Elektronik wieder zum Vorschein.  Augenscheinlich sah auch alles sehr vollständig aus. Die Bildröhre war auch nicht gebrochen und es fehlten keine Kabel und es war auch nichts abgeschnitten worden. Also wurde die Kiste mutig ans Netz gesteckt und der Hauptschalter betätigt. Ich erwartete alles, vom Knall und Rauch, bis hin zum Zischen der überspringenden Anodenhochspannung der Bildröhre. Doch es verhielt sich ziemlich normal. Der Entmagnetisierungsvorgang der Röhre war kurz zu hören und wenige Augenblicke später war am Monitor ein komplett farbfleckiges, verzerrtes Bild zu sehen. Mit etwas Fantasie konnte man den Schriftzug „Combat School“ erkennen. Und das Erfreuliche daran – trotz dass der Automat einige Minuten eingeschaltet ist, blieb der Zustand stabil. Es gab keine Rauchzeichen, noch irgendwelche Gerüche oder andere Veränderungen. Ausgenommen der modrige Geruch, alter in Kellern gelagerter Geräte. Also alles in allem, ein Projekt mit Erfolgsaussicht. Die folgende Aufzählung zeigt die Schritte, in denen ich die Reparatur bzw. Restaurierung durchführen möchte bzw.  auch durchgeführt habe:

(1) … Gerät reinigen und auf Vollständigkeit prüfen
(2) … kurzer Funktionstest
(3) … Monitor reparieren
(4) … kurzer Funktionstest um die Spielplatine zu testen
(5) … parallel zur Spielplatine einen auf Raspberry PI basierenden Emulator einbauen. Der Emulator soll über ein kleine Jamma Platine wahlweise an das Kabinett angeschlossen werden können.
(5.1) … Jamma Steckerplatine Ätzen
(5.2) … RGB Videoplatine für Raspberry PI zeichnen und ätzen (auf Basis eines R2R Widerstandsnetzwerkes zur D-A-Wandlung)
(5.3) … Raspberry Pi auf Trägerplatte montieren, mit Audioverstärker und Joystickinterface ausstatten und ein geeignetes Emulator-Image installieren
(6.0) … Funktionstest mit dem Raspberry PI Emulator

Zur originalen Spieleplatine vorab: Diese funktioniert nur teilweise. Es wurden einige Sprites nicht korrekt dargestellt. Die Fehlersuche und Reparatur des „Gatterfriedhofs“ habe ich bisher noch nicht durchgeführt. Der Schwerpunkt der Restauration lag vorerst auf der Raspberry Emulator Plattform, die anstelle der Originalplatine das Kabinett versorgen soll.

Monitor Platine mit 50Hz Videomonitor mit RGB Eingang

Im ersten Schritt wurde der Monitor, bzw. die Monitorplatine repariert. Hier waren in erster Linie im Bereich der Kissenentzerrung ein paar kleine Fehler durch defekte Kondensatoren und eine thermisch ausgelötete (kalte Lötstelle) Induktivität das Problem der fehlerhaften Bildgeometrie. Nach einer gründlichen Reinigung, und einem neu justieren der Bildgeometrie mit einem Bildmustergenerator konnte das Board dann wieder an seinen Platz.

Monitor Platine wieder an ihrem Platz

Ein weiteres Problem war die Bildröhre. Sie wies in den Ecken eine Falschfarbendarstellung auf. So wurde eine rote Farbfläche teilweise violett dargestellt. Dieser Effekt ist auf ein Problem mit der, in der Röhre vorhandenen Lochmaske zurückzuführen. Diese wurde entweder lange Zeit stark magnetisiert, oder noch schlimmer, durch eine raue Handhabe des Gerätes verbogen. Jedenfalls treffen die Elektronenstrahlen nicht an jeder Position auf die vorgesehene Leuchtschicht. Dieses Problem konnte ich zum größten Teil durch Entmagnetisieren mit einem mit Wechselstrom betriebenen Elektromagneten realisieren. (Ähnlich, wie es auch die ohnehin vorhandene Degausspule an der Röhre nach dem Einschaltvorgang macht – nur gezielter und wesentlich stärker)

Nachdem der Monitor wieder seinen Dienst verrichtet, ging es an den Bau eines Jamma – Steckverbinders. Dazu übernahm ich einfach die Abmessungen des originalen Steckverbinders in das Layout Tool und zeichnete ein neue Steckerplatine.

der originale Jamma Platinensteckverbinder mit 44 Polen
der gebastelte neue Steckverbinder

Jetzt ging es daran, auf einer kleinen, ca. 20 x 25cm grossen Trägerplatte die Komponenten für die neue Hardware aufzubauen. Das Herzstück ist der viel geliebte Raspberry Pi 3, den ich mit Abstandhaltern auf der Platte befestigte. Für die Eingabe, also alle Joysticks, Buttons, Münzzähler etc. kamen fertige USB-Joystickplatinen zum Einsatz. Diese wurden ebenfalls auf der Platte montiert.

Raspberry PI auf Trägerplatte mit Joystickinterface

Erweitert wurde das Arrangement um einen Audioverstärker, der ebenfalls auf der Platte seinen Platz fand. Alle Leitungen zum und vom Raspberry bzw. auch zu den Joystickinterfaces führen zur Jamma Steckerplatine. Diese wird dann einfach anstelle der originalen Platine angesteckt und der Automat soll dann zur Schonung der alten Hardware mit dem Raspberry Image laufen.

im Bild links, das Raspberry Board, rechts die originale Spieleplatine

Das Bild oben zeigt das Raspberry Board montiert neben der alten Spieleplatine. Die Joysticks sind bereits auch alle funktionstüchtig. Hier ist nur zu erwähnen, dass die originalen Joys und Buttons high-aktiv sind und das USB-Joystickboard low-aktiv. (oder war es umgekehrt?) Dieses Problem ließ sich einfach mit einem Potentialumschalter der Summenleitung der Bedienkonsole des Kabinetts lösen…

Was jetzt noch fehlt, ist die Videoausgabe des Raspberry auf dem originalen 50Hz Röhrenmonitor. Dies könnte man mit einem HDMI – CVBS Converter und einem CVBS – RGB Komponentenkonverter lösen. Aber es ist doch viel cooler, die Möglichkeiten des Raspberry zu nutzen.

Hierzu habe ich eine kleine Platine gebastelt, die über ein R2R Netzwerk aus fünf Widerständen je R G B Kanal aus den Raspberry GPIOs die analoge Ansteuerung des Monitors erzeugt.

Infos und Anregungen dazu findet man auch auf GitHub unter vga666. Um den Raspberry zu motivieren, den HDMI Ausgang abzuschalten um über die GPIOs das Videosignal zu senden, muss lediglich die config.txt im root Verzeichnis der SD-Karte angepasst werden.

 

Das „Hineinhorchen“ mit der Osziprobe in einen der drei Kanäle zeigt ein sauberes Sync- und Videosignal. Also die drei Ausgänge und die Synchronisation über Elkos entkoppelt und über den Jamma Stecker an den originalen alten Monitor geschaltet:

Das Ergebnis ist doch ganz zufriedenstellend… Jetzt ist nur mehr der Fehler an der originalen Platine zu beheben und einige kleinere Schönheitsarbeiten am Holzgehäuse des Kabinetts durchzuführen. Aber das ist eine andere Geschichte…

 

 

 

„Puckman“ (oder „PackMan“)?

Wieder ein Schmuckstück des Herstellers Tomy bzw. Tomytronic oder auch Tomy Electronic ist der „Puckman“ – Tabletop Spielautomat. Im Rahmen der Aufbereitung dieses Gerätes habe ich auch wieder ein paar Fotos gemacht, die das Innenleben und ein paar Details zeigen.
Der Hersteller Tomy, genauer gesagt Tomy Company, Ltd. ist ein japanisches Unternehmen, das Kinderspielzeug herstellt bzw. herstellte.

Es entstand aus einer Fusion zweier Unternehmen am 1. März 2006: Tomy (gegründet 1924 als Tomiyama, 1963 in Tomy umbenannt) und der langjährige Rivale Takara (gegründet 1955).  Das Unternehmen hat seinen Hauptsitz in Katsushika, Tokio. [Quelle: https://en.wikipedia.org/wiki/Tomy]

Das Spiel „PuckMan“ später auch mit „PacMan“ gebrandet, stammt aus dem Jahr 1981 und trägt die Modellnummer TKY-7612. Das Spielprinzip gleicht dem des klassischen PacMan der Arcade Spieleautomaten. Aber warum Puck-Man? Dazu findet man im Netz folgende nicht bestätigte Geschichte.

Man könnte meinen, es liegt daran, dass die Spielfigur wie ein Hockey-Puck aussieht, aber tatsächlich stammt die Bezeichnung von der japanischen Phrase „Paku-Paku“, was bedeutet, den Mund auf und zu zu machen. Um aber negative Änderungen der Spielautomatenbeschriftung zu verhindern, wurde aus „Puck“ „Pack“ gemacht. Denn die Designer dachten, wenn man das „P“ von Puck ein wenig abkratzt, dann wird es schnell zu einem „F“ und – naja – das will ja niemand…

Die Geschichte zur Entstehung des „PuckMan“ oder „PackMan“ beginnt im Jahre 1977 mit seiner Entwicklung. 1979 wurde das Spiel von Namco in Japan veröffentlicht und 1980 in Lizenz von Midway in Amerika.

Auch in der Handheld oder Tabletop Ausführung ist es das Hauptziel des Spielers, die Punkte zu essen und dabei den Geistern zu entkommen. Durch das Essen eines Power-Pellets (die roten Sterne im Display) werden die Geister ungefährlich und können ebenfalls gegessen werden. Aber nur für wenige Sekunden.

Da die Hardware des VFD Spiels aber im Vergleich zu der, der Arcade-Automaten oder der damals verfügbaren TV-Konsolen in der Leistung sehr eingeschränkt ist, musste auf einige Funktionen verzichtet werden. Pac-Man kann beispielsweise nur die Punkte von rechts nach links essen. Dreht er die Richtung um, so werden die Punkte nicht gegessen. Es gibt auf dem Display auch nur 18 Punkte und zwei Geister.

Zu den technischen Daten:

Das Gerät besteht aus gelbem Kunststoff und wird mit vier Batterien der Größe C mit Energie versorgt. Die Batterien sind alle in Reihe geschaltet. Somit beträgt die Versorgungsspannung 6V. Um die Spielzeit verlängern zu können, hat man dem Spiel auch eine Netzteilbuchse spendiert. Hier konnte ein externes Steckernetzteil angeschlossen werden.  Zur Steuerung dienen die vier im Kreuz angeordneten weißen Richtungstasten. Mit den zwei Schiebeschaltern kann das Gerät aus- und eingeschaltet werden. Der andere Schalter ändert den Schwierigkeitsgrad.

Die zentrale Recheneinheit im PacMan, ist der D553 von NEC. Die genaue Bezeichnung lautet NEC UPD553C und gehört zu der Mikrocomputer Reihe von NEC, die in vielen, der damals erhältlichen VFD Handhelds eingesetzt wurde. Es ist ein 4-Bit Single Chip Mikrocomputer, dessen Ausgänge in der Lage sind, direkt die Segmente eines Fluoreszenz Displays zu treiben. Die Spannungen liegen hier in Bereichen von ca. 30V bis 38V. Die CPU selbst wird mit  bis zu 10VDC versorgt. Der Prozessor arbeitet mit Betriebstakten von 150kHz bis 440kHz (ja KiloHertz).

im Bild rechts oben, die CPU

Ein Blick auf die Platine zeigt, dass die Versorgungsspannung der VFD Anzeigeeinheit mit einem kleinen, diskret aufgebauten DC-DC Converter arbeitet. Der Ton zum Spiel wird über einen Piezo erzeugt. Die Tasteneingabe, also das Steuerkreuz ist mit einer Zusatzplatine realisiert worden. Auf dieser befinden sich die Kontaktflächen, die von einer, mit leitfähigem Material beschichteten Gummimembrane, geschlossen werden. Das Prinzip ist hinlänglich bekannt.

DC/DC Converter (Übertrager mit Treibertransistor)

Im Rahmen der Instandsetzung habe ich das Spiel komplett demontiert und alle Einzelteile gereinigt. Die Kontaktpunkte der oben erwähnte Gummimembrane wurden nach der Reinigung wieder mit einem weichen Graphitstift nachbeschichtet und sollten ihren Dienst wieder einige Zeit verrichten.

Reinigen der Gehäuseschalen

Im Bereich des Batteriekastens war der meiste Reinigungsaufwand notwendig. Denn hier hat es einer der Vorbesitzer leider verabsäumt, die Batterien zu entfernen. So ist es wie sehr oft dazu gekommen, dass die Batterien ausgelaufen sind. Genauer gesagt ist es das Elektrolyt der Zelle, die hier austritt und im Gerät einen Schaden verursacht. Im besten Fall ist es ein verunreinigter Batteriekasten. Es passiert aber leider immer wieder, dass Metallkonakte, Leiterbahnen auf den Platinen, oder Bauteile korrodieren und beschädigt werden. Hier konnte mit viel Gallseife, einer Bürste und Schleifpapier noch gereinigt werden.

stark verunreinigtes Batteriefach
Anzeigeeinheit (VFD-Technik)
Detail des Spielfeldes und der Spielfiguren
Tastenkreuz auf der Gummimembrane
gereinigte Einzelteile
die Platinen wurden mit Alkohol gesäubert

 

 

FPGA CPU für Commodore 16

Meine erste Begegnung mit Computern hatte ich in den frühen 80iger Jahren, als meine Kollegen im Gymnasium ihren ersten VC20 und C64 von Commodore bekamen. Das war damals eine völlig neue Welt für mich – ein Computer – ein Gerät mit Tasten, wie bei einer Schreibmaschine, das man am Fernsehgerät anschließt. Und man kann in einer Sprache, die sich „Basic“ diesem Computer Befehle erteilen, die er dann ausführt.  Man konnte sogar ganze Programme schreiben und diese dann mit dem Befehl „RUN“ starten. Und dieser Computer arbeitete diese Programme dann ab. Das war faszinierend und eröffnete uns damals neue Welten. Erst recht als ich Kassetten bekam, die wie Musikkassetten aussahen, jedoch für den Computer gedacht waren. Darauf befand sich, spielte man sie in einem Kassettenspieler ab, ein Gepiepe, das man später von Faxgeräten oder der Einwahlsequenz von Modems kannte.

Stöpselte man den Kassettenplayer jedoch mit einem Klinkenkabel in den Computer und gab dort den Befehl „LOAD“ ein, so wurde aus dem Gepiepe ein Spiel oder ein Musikprogramm, oder was auch immer auf der Kassette gespeichert war. Jedenfalls war das das Tollste was man als Kind besitzen konnte. Und den jugendlichen Adrenalinschub bekam ich, als unter dem Weihnachtsbaum mein eigener Commodore C16 mit zugehöriger Datasette und der Spielekassette BigMac lag. Der Commodore C16 war also mein erster richtiger Computer. Es dauerte nicht lange, da waren die 16kB (KiloByte) Ram, die der C16 hatte zu wenig für die selbst gebastelten Basic Programme. Und was noch schlimmer war, es gab auch tolle Spiele, die mit 16k nicht liefen. Dazu gehörte der Kampfflugsimulator „ACE“ und das Vector-Grafikgame „MERCENARY“. Also musste der Computer aufgerüstet werden. Das war aus heutiger Sicht sehr einfach – es mussten lediglich zwei DRram Bausteine ausgelötet und gegen andere ersetzt werden. Damals jedoch, im Alter von – ich denke 11-12 Jahren, war das mangels geeignetem Lötwerkzeug und Erfahrung eine Herausforderunge. Doch irgendwie hat es geklappt und der C16 meldete sich mit folgender Statuszeile:

COMMODORE BASIC V3.5 60671 BYTES FREE

READY

Das war im Vergleich zum originalen Speicher, von dem für den Basic Interpreter gerade einmal 12277 Byte frei verfügbar waren, ein Paradies an neuen Möglichkeiten. Leider war die Lebensdauer des Commodore 16 im Dauerbetrieb nicht sehr lange. Ich denke, es hat nicht mal ein Jahr gedauert, da zeigte der Rechner erste Probleme. Entweder reagierte der Cursor nicht mehr, es kamen wirre Zeichen am Bildschirm, oder er startete erst nach häufigem Aus- und wieder Einschalten. Irgendwann blieb der Bildschirm dann ganz schwarz.  Schuld daran war, zumindest vermute ich das heute, der Hitze Tod der CPU und/oder des TED IC´s. Damals konnte man diese Chips in den einschlägigen Elektronikläden noch für kleines Geld bestellen. Heute sieht das aber anders aus. Eine MOS7501 oder MOS8501 CPU findet man, wenn überhaupt, dann nur bei eBay und co und das für Preise von 50 Euro und mehr für gebrauchte Chips.

MOS7501 (MOS8501) CPU der Commodore 264er Reihe

In meiner Sammlung besitze ich einige wenige Exemplare der 264er Serie von Commodore, die mehr oder weniger alle in einem originalen, einwandfreiem Zustand sind (C16, C116, Plus4). Aber eben nicht alle. So habe ich mir in den Kopf gesetzt, die 8501 CPU in einen FPGA zu implementieren, eine kleine Platine zu entwerfen, die die Größe eines DIL40 IC´s hat und direkt in den CPU-Sockel des C16 bzw. Plus4 passt. Es existieren ja bereits einige erfolgreiche Projekte, die sich mit der Implementierung eines 8Bit CPU Core in einen modernen FPGA befassen.  Hier die Links:

Sellmy Retro: https://www.sellmyretro.com/offer/details/mos–7501~~8501-cpu-replacement-for-c16~~116~~%2B4-30475

oder ein universel configurierbarer CPU – FPGA Ersatz: https://hackaday.io/project/165624-mocka65xx-universal-650285xx-cpu-replacement

Ich habe mich aus Kostengründen und auf Empfehlung entschlossen, mit einem Lattice MACHXO FPGA zu arbeiten. Ein Evaluation Board ist für unter 30 Euro zu bekommen und für die Entwicklungsumgebung bekommt man bei Lattice eine gratis Lizenz. Einziger Nachteil – ich hatte bis dato keine Erfahrung mit Lattice Produkten. In meinen beruflichen Projekten wird hauptsächlich mit XILINX gearbeitet. Aber nach der Installation der Lattice-Software und ein bisschen Übung war schnell klar, damit sollte ich zurechtkommen.

LATTICE MACH XO Evaluationboard

 

Ich habe mir also vorgenommen, diesen Beitrag als dynamischen Beitrag zu gestalten und immer wieder zu erweitern. Da meine letzten FPGA Projekte wieder einige Zeit zurückliegen und ich mich auch wieder in die FPGA-Welt eingewöhnen muss, wird es wohl einige Zeit dauern bis (falls) ein brauchbares Ergebnis zustande kommt. Zu Beginn steht die Analyse des Datenblattes des MOS8501 IC und dessen Pins zur Aussenwelt. Der 8501 ist eine abgeänderte Version des 6502 (die CPU aus dem Jahr 1975 die in vielen Rechnern eingesetzt wurde). Dazu zählen unter anderem der VC20, der Atari800, auch der APPLE 1 usw. arbeiteten mit dem 6502 Prozessor. Der 6502 ist auch schon als Verilog und VHDL Modell verfügbar… Diese Cores mit den Anpassungen für den 8501 will ich in den MachXO reinquetschen und mit entsprechender Anpassung der Signallevels direkt statt dem originalen MOS-Chip in das C16 Mainboard stecken…

 

 

 

 

 

 

 

BUSCH ELECTRONIC 2070

An dieser Stelle möchte ich mich bei Christian Neubacher, einem Leser meines Retroblogs recht herzlich bedanken. Von ihm habe ich den BUSCH ELECTRONIC Experimentierbaukasten „Studio-Center“ 2070 gespendet bekommen. Der Kasten enthält inhaltlich die Komponenten der Serie 2060 und des Erweiterungskasten 2061 und ist von den Elektronikkomponenten her, fast vollständig erhalten. Lediglich die Umverpackung (Kartonschachtel) und Kleinteile (Drähte und die Kunststoffstöpsel) sind wohl den letzten 40Jahren Lagerung etc. geschuldet.

Auf der Website: https://www.experimentierkasten-board.de/viewtopic.php?t=1362 findet man einen schönen Überblick der Zusammenstellung der Busch Baukastensysteme. Auf der Originalschachtel wurden einige, der mit dem Kasten durchführbaren Experimente beschrieben. Das las sich in etwa wie folgt:

Ohne Vorkenntnisse sofort experimentieren!

Das perfekte Electronic-Center mit Armaturenboard und rauchglasfarbiger Abdeckung

Elektronik-Bausteine mit Elementbezeichnung und Schaltbild, einbaufertig und funktionsgeprüft. Umfangreiches Anleitungsbuch mit über 370 Abbildungen und Schaltplänen.

Die spezielle Leitungs-Klemmtechnik garantiert absolut sicheren Kontakt. Einfacher geht es nicht.

Über 130 realistische Geräteschaltungen, z. B.: Rundfunkempfänger (UKW, MW, LW, KW), Elektronisches Klavier, Lichtgesteuerte Harfe, Reaktions- und Hörfähigkeits-Tester, Opto-elektronische Geschwindigkeitsmessung, Ferngesteuerte Schalter, Elektronisches Roulett, Lichtschranke und Lichtorgel, Alarmanlagen, Metall-Suchgerät, Drehzahl- und Belichtungsmesser, Elektroskop, Abhöranlagen