Înțelegerea și repararea sursei de alimentare de la un computer analogic din 1969
Istoria computerelor, restaurarea computerelor de epocă, ingineria inversă IC și orice altceva
Înțelegerea și repararea sursei de alimentare de la un computer analogic din 1969
Recent am început restaurarea unui computer analogic vintage 1. Spre deosebire de un computer digital care reprezintă numere cu valori binare discrete, un computer analog efectuează calcule folosind valori fizice, care pot fi schimbate continuu, cum ar fi tensiunile. Deoarece acuratețea rezultatelor depinde de acuratețea acestor tensiuni, o sursă de alimentare de precizie este critică într-un computer analog. Această postare pe blog discută cum funcționează sursa de alimentare a acestui computer și cum am remediat o problemă cu acesta. Aceasta este a doua postare din serie; prima postare a discutat despre amplificatoarele de operare de precizie din computer.
Calculatoarele analogice erau populare pentru calculele științifice rapide, în special ecuațiile diferențiale, dar cam au dispărut în anii 1970, pe măsură ce computerele digitale au devenit mai puternice. Acestea erau de obicei programate prin conectarea cablurilor la un panou de patch-uri, producând o încurcătură de fire asemănătoare spaghetelor. În fotografia de mai sus, panoul colorat de patch-uri este în mijloc. Deasupra panoului de patch-uri, 18 potențiometre stabilesc niveluri de tensiune pentru a introduce parametri diferiți. Un panou de patch-uri mai mic pentru logica digitală se află în partea dreaptă sus.
Sursa de alimentare
Calculatorul folosește două tensiuni de referință: +10 V și -10 V, pe care sursa de alimentare trebuie să le genereze cu o precizie ridicată. (Calculatoarele analogice mai vechi, bazate pe tuburi, utilizate în mod obișnuit referințe de +/- 100 V.) Sursa de alimentare asigură, de asemenea, reglare de +/- 15 V pentru alimentarea amplificatorilor op, putere pentru diferitele relee din computer și putere pentru lămpi.
Fotografia de mai sus arată sursa de alimentare din partea inferioară a spatelui computerului analogic. Sursa de alimentare este mai complexă decât mă așteptam. Secțiunea din stânga convertește tensiunea de curent alternativ în tensiune alternativă și curent continuu. Aceste ieșiri merg la cușca cardului din dreapta, care are 8 plăci de circuit care reglează tensiunile. Cablurile complexe de cabluri de pe partea superioară a sursei de alimentare furnizează energie celor cinci module de calcul analogice aflate deasupra sursei de alimentare, precum și restului computerului.
Cu un computer de epocă, este important să vă asigurați că sursa de alimentare funcționează corect, deoarece dacă generează tensiuni greșite, rezultatele ar putea fi catastrofale. Deci procedăm metodic, verificând mai întâi componentele din sursa de alimentare, apoi testând ieșirile sursei de alimentare în timp ce sunt deconectate de la restul computerului și, în cele din urmă, pornim întregul computer.
Secțiunea transformator/redresor
Am început prin a scoate sursa de alimentare de pe computer și a deconecta cele două jumătăți. Jumătatea stângă a sursei de alimentare (de mai jos) produce patru ieșiri DC nereglate și o ieșire de curent alternativ de joasă tensiune. In conține două transformatoare mari de putere, patru condensatoare mari de filtrare, redresoare cu știft (partea superioară a spatelui), diode mai mici (față dreapta) și siguranțe. Acesta este un modul mare și foarte greu din cauza transformatoarelor. 2 Transformatorul mai mic alimentează lămpile și releele, în timp ce transformatorul mai mare alimentează sursele de +15 și -15 volți, precum și oscilatorul. Probabil, utilizarea transformatoarelor separate împiedică zgomotul și fluctuațiile lămpilor și releelor să afecteze sursele de referință de precizie.
O preocupare cu sursele de alimentare vechi este că condensatoarele electrolitice se pot usca și se pot defecta în timp. (Acești condensatori sunt cilindrii mari de mai sus.) Am măsurat capacitatea și rezistența condensatoarelor mari (folosind contorul HP LCR de epocă al lui Marc) și au testat bine. De asemenea, am verificat rezistența de intrare a sursei de alimentare pentru a ne asigura că nu există scurte evidente; totul părea în regulă.
Am scos toate cardurile din cușca cardului, am introdus cu grijă sursa de alimentare și. nu s-a întâmplat nimic. Din anumite motive, nici o tensiune AC nu a ajuns la sursa de alimentare. Siguranța era un suspect evident, dar era în regulă. Carl a întrebat despre comutatorul de alimentare de pe panoul de control și ne-am dat seama că comutatorul era conectat la sursa de alimentare prin priza etichetată „CP” (mai jos). Am adăugat un jumper, am alimentat alimentarea și de data aceasta am găsit tensiunile DC așteptate din modul.
Cardurile regulatoare
Apoi, am testat diferitele carduri ale sursei de alimentare individual. Sursa de alimentare are patru carduri de reglare care generează „tensiunea lămpii”, „+15”, „-15” și „tensiunea releului”. Scopul unui card de regulator este de a prelua o tensiune DC nereglementată din modulul transformatorului și de a o reduce la tensiunea de ieșire dorită.
Am conectat cardurile de reglare folosind o sursă de alimentare pe bancă ca intrare pentru a ne asigura că funcționează corect. Am reglat potențiometrul de pe regulatorul de +15 V pentru a obține exact 15 V de ieșire. Regulatorul de -15 V părea temperamental și tensiunea a sărit în jur când l-am reglat. Am bănuit un potențiometru murdar, dar s-a stabilit la o ieșire stabilă (narator: aceasta este o prefigurare). Nu știm care ar trebui să fie tensiunea lămpii și a releului și nu sunt critice, așa că am lăsat aceste plăci neajustate.
Fotografia de mai sus prezintă unul dintre cardurile regulator; s-ar putea să credeți că are o mulțime de componente doar pentru a regla o tensiune. Primul cip regulator de tensiune a fost creat în 1966, astfel încât acest computer folosește un regulator liniar construit din componente individuale. Tranzistorul mare de metal de pe radiator este inima regulatorului de tensiune; acționează ca un rezistor variabil pentru a controla ieșirea. Restul componentelor furnizează semnalul de control către acest tranzistor pentru a produce ieșirea dorită. O diodă Zener (dungi galbene și verzi în dreapta) acționează ca referință de tensiune, iar ieșirea este comparată cu această referință. Un tranzistor mai mic generează semnalul de control pentru tranzistoarele de putere. În dreapta jos, se utilizează un potențiometru multi-turn pentru a regla tensiunea de ieșire. Condensatorii mai mari (cilindrii metalici) filtrează tensiunea, în timp ce condensatorii mai mici asigură stabilitatea. Majoritatea sursei de alimentare de doar câțiva ani mai târziu ar înlocui toate aceste componente (cu excepția condensatoarelor de filtrare) cu un regulator de tensiune IC.