Postavil jsem kalkulačku

22.05.2013 09:25

Stavět dnes kalkulačku proto, že ji potřebuji, je absolutní pošetilost. Je to velmi pracné a o dost dražší než koupit hotovou, nehledě k tomu, že ji máte v každém PC. Důvodem byla zvědavost a touha trochu blíže přičichnout k pravěku elektronických počítacích strojů a prostý fakt, že se mi celkem levně podařilo sehnat potřebné součástky...

Do konce sedmdesátých let minulého století byly kalkulačky mechanické, elektromechanické a když plně elektronické, tak pouze stolní a s elektronkovým displejem (fluorescenční nebo digitrony). První kalkulačka, která se blížila rozměrům těm kapesním, pocházela z dílny firmy Canon, ale neměla displej ! Výsledky se tiskly na vestavěné tiskárně. Zlom nastal cca v roce 1971, kdy firma Texas Instruments uvedla na trh první specializované obvody pro kalkulačky a zhruba ve stejné době firma Bowmar miniaturní sedmisegmentové LED displeje (ve stejném roce firma Busicom použila ve stolní kalkulačce první mikroprocesor na světě – Intel 4004). První kapesní kalkulátor a zároveň první kalkulátor s LED displejem na světě byl uveden na trh v roce 1972 hned od tří různých výrobců: Bowmar 901B, Commodore C110 (ano, je to „ten“ Commodore) a Craig 4501 (ve všech třech případech jde o stejný typ, jen od jiného výrobce). A právě tento typ se stal předlohou pro můj experimentální vzorek. K mému překvapení se dá v doprodejích stále pořídit klon kalkulačkového obvodu TMS0105 od Texas Instruments – soudruzi z NDR chybu neudělali, okopírovali jej a uvedli pod označením U821D a použili jej ve svých kalkulačkách Minirex 75 a MR201, zřejmě poté co vyschnul zdroj originálních TMS0105 – v některých výrobních sériích je skutečně použit originál TI. I když v originále Bowmar/Commodore/Craig je použit obvod TMS0103, rozdíly oproti TMS0105 respektive U821D jsou jen kosmetické (pravděpodobně je rozdíl jen ve zobrazování/nezobrazování segmentu „a“ u číslice 6). Podařilo se mi sehnat i budiče displeje SN75491 a 75492, v zásobách jsem měl i devítimístný displej se společnou katodou VQD30 a hlavně schéma celé kalkulačky, takže kromě vlastní lenosti stavbě už nic nebránilo.

Jedná se o kalkulačku jen se základními funkcemi - sčítání, odčítání, násobení, dělení a bez exponentu, pouze s desetinou tečkou. Použitý obvod ani nemá samostatný vstup pro tlačítko "rovná se". Pro zobrazení výsledku se používá klávesa "plus" nebo "mínus".

V zapojení jsem provedl několik zjednodušení – dřevní obvody s vysokou hustotou integrace vyrobené technologií P-MOS potřebují k napájení zdroj kladného i záporného napětí, zde kolem 7,5V. V originále se to řeší střídačem s transformátorkem s několika odbočkami. Jednak chybí navíjecí předpis a druhak motat stovky závitů drátem o průřezu „nula nula nic“ není nic příjemného. Použil jsem tedy integrovaný měnič ICL7660, původně určený ke generování napětí -5V pro procesory 8080. Zcela jsem vypustil baterii a obvody pro úsporu energie a zhasínání displeje. Pro demonstrační účely nejsou nutné. Napájení je vyřešeno klasicky stabilizátorem 7808 se srážecí diodou v sérii, takže na výstupu dostaneme potřebných cca 7,3V kladného napětí. Generátor hodin je přesná obvodová kopie, včetně uvedených typů tranzistorů. Kmitočet hodin by se měl pohybovat mezi 150-200kHz, takže kapacita kondenzátorů v multivibrátoru je cca 120pF (v původním zdroji neuvedeno). Stejně tak podle originálu jsou zapojeny budiče segmentů i katod displeje. Tlačítka jsou klasické mikrospínače a jsou na zvláštní destičce konzoly společně s LED displejem VQD30.