Автономный моноблок ZX Spectrum на базе Дельта-С

По этой теме я записал целых два видео: первое касалось вопроса самого компьютерного блока, а второе - дисплейной части. Из старой платы, хотя и сильно ушатанной годами и потом ещё моими экспериментами удалось сделать Спектрум-Дельта-С-моноблок, притом автономный, что на видео замечательно отражено.

Корпус

Для этого пришлось сначала разобраться с самим корпусом, который я произвел из органайзера, вырезав у него перегородки и отверстия для портов ввода-вывода. Мягкие корпуса-органайзеры для этого подходят лучше всего, ибо их очень просто обрабатывать - достаточно буквально канцелярского ножа и шуруповерта со сверлами. Это вам не из железяки выпиливать, для которой, чтобы получить приличный результат, крайне желательны разного рода станки, начиная со сверлильного и фрезерного, и вплоть до лазерной резки. Тут всё получается буквально на коленке за пару дней. Единственная сложность - это аккуратно выломать перегородки (я их просто плоскогубцами ковырял, а потом лезвием канцелярского ножа в изоленте снимал остатки пластика).

Потом врезал в этот корпус динамики, добавил видео-кодер, который обеспечивал композитный и S-Video сигнал (для него надо добавить пару конденсаторов).

Вот, кстати, сравнение качества композита и S-Video (к сожалению, могу сравнить только через ТВ-тюнер):

Тут явно мыльное изображение

А тут горизонтальные полосы (наводки) от ярких цветов

Клавиатура

Решил вопрос с клавиатурой, закрепив сверху плату с кнопочками, которые звонко щелкают, но вполне себе неплохо работают:

Сами кнопки болтаются на посадочном месте, и это я пытался купировать верхней пластиковой панелью с "дырками" под штырьки клавиш, которые должны были бы не давать им елозить, но оказалось что не так-то просто сделать пятьдесят дырок, да чтоб каждая попала в тютельку. Несмотря на всю тщательную разметку и кернение, в итоге получилось что получилось ? Для каких-то клавиш пришлось рассверливать отверстия чуть шире чем нужно и они начали "гулять". Короче, такие вещи надо делать только на станке, всё остальное - на везение и чрезвычайно прямые руки, которые растут оттуда откуда надо, а не как у меня.

Монитор

Потом были большие приключения с дисплеем. Сначала я заказал на AliExpress вот такой монитор с тремя входами (Composite, VGA, HDMI):

У него была заинтересовавшая меня возможность закрепить его подставку из тонкого листа металла на корпусе Спектрума сверху и иметь возможность откручивать сам монитор от этой подставки.

Что же касается вывода на него изображения - то я сначала хотел проверить какое качество будет через композитный вход (а ведь выход у меня уже есть, благодаря отдельному видеокодеру). Сначала показалось, что композит с этим Спектуром вообще не работает: я получил бегающее по вертикали изображение:

Но оказывается в меню (только для прошивки "синей" платы!) была возможность переключить настройку сигнала CVBS в PAL режим (кодер-то у меня в PAL выдает):

И всё завелось. Но на деле оказалось, что композитный сигнал ожидаемо оказался не очень в части мелких элементов и заливок:

Ну само по себе качество не то чтобы плохое - ожидаемое, но вот два нюанса губили всю идею на корню: во-первых, изображение было сдвинуто вниз, а в меню монитора для этого режима нельзя было подвинуть изображение, а, во-вторых, через некоторое время на экране оставались какие-то "грязные" разводы, которые никуда не уходили. Пришлось думать над тем, чтобы такое сделать, чтобы вывести изображение через VGA. И тут оказалось, что внутри этого монитора используется некий "народный" контроллер для вывода изображения на матрицу и всё завертелось, и то что у меня получилось я уже излагал в статье про вывод изображения со Спектрума на монитор через VGA напрямую через этот самый народный контроллер.

Но там речь шла только про ZX Evolution (как некий референс с разными вариантами вывода изображения), но у меня-то была Дельта-С, которая отличалась своими таймингами и, соответственно, параметрами вывода изображения. Поэтому для неё пришлось подбирать параметры прошивки контроллера, чтобы получилось то что надо. А надо было максимально задействовать не такой уж большой 7" экран, и для этого пришлось полностью пожертвовать верхним и нижним бордюром, и только справа и слева оставить немного места под него из-за разницы в геометрии экрана (4:3 к 16:9). Для этого для прошивки было задействовано разрешение 1200 на 900 вместо 1024 на 600 (вот сама прошивка):

Сигналы вертикальной и горизонтальной синхронизации брал с микросхемы DD37: 9 - кадровая синхронизация, 10 - строчная:

А вот с цветом, т.е. сигналами RGB, пришлось помучаться. Дело в том, что сигналы с микросхемы DD49 приходят маломощные и контроллер их не воспринимает. А в самой Дельте-С для усиления этих сигналов применяются транзисторы, до которых стоят переменные резисторы. И вот получается такая штука, что сигналы цветности после этих транзисторов выходят уже с повышеной мощностью и на мониторе отображаются уже без градаций яркости. Зато через SCART - всё нормально. Когда же регулировкой переменных резисторов добивался появления 15 цветов на мониторе, то на SCART'е уже всё уезжало. В конце-концов опытным путём пришёл к такому решению: выкрутил резисторы, с них снял сигналы, потом каждый придушил по 30 Ом и получил нормальную яркость. А в шнуре SCART просто увеличил сопротивления.

На фото изображение трудно передать, но вживую выглядит просто отлично, именно так как должно выглядеть аналоговое изображение на ЖК-мониторе, без всяких "матрасов" и слипания пикселей:

А вот тут часть фото того что в итоге получилось:

Новодельная плата

Однако, это был ещё не конец проекта: в конце второго видео я показывал новодельную плату Дельта-С на 52 микросхемах, которую в точности воссоздали энтузиасты:

Мне предстояло отпаять с моей многострадальной старой платы все компоненты и распаять их на новоделе. Потому что оригинальная плата "сыпалась" - за время экспериментов вместе с микросхемами отходила и часть дорожек, некоторые из которых приходилось восстанавливать навесным МГТФ. В итоге стабильность платы пострадала:

Сверху особо не видно...

А вот снизу...

Поэтому я опять вооружился оловоотсосом, оплёткой и паяльником и занялся пересаживанием компонент:

Новодельная плата оказалась высшего качества, всё сразу завелось (пусть и не с первого раза, просто я в одном месте забыл пропаять одну ножку). Ну и получил ровно тоже что и со старой платой (включая те же небольшие помехи в видеоизображении), потому что компоненты были перенесены один-в-один. Что, собственно, и требовалось. Зато ушли произвольные сбросы при надавливании на плату из-за плавающего контакта некоторых дорожек с ножками микросхем. Заодно я спаял одну из плат расширения памяти, которая у меня осталась после первых опытов с расширением памяти Дельта-С. А вкупе с нашлепкой с музыкальным чипом получилась машина со 128 Кб ОЗУ и музыкой. А если сюда добавить плату divMMC, о которой я тоже писал ранее, то получаем ещё и быструю загрузку образов дисков TRD, SCL, а также TAP-файлов. 

Аккумулятор

После монтажа всего этого добра в корпусе опять встал вопрос с обеспечением его автономным питанием. А с питанием вообще было всё сложно. И, в принципе, было понятно отчего: сама плата и все её добавочные компоненты потребляли больше 1А при 5В. У меня нечем замерить точное потребление, но могу предположить где-то минимум в 1,2А. А монитор потребляет что-то вроде 2А (с блоками питания менее этого просто не включается экран, только лампочка мигает). В сумме получается примерно 3А. А это много - мощность блока питания должна быть не менее 15 ватт. Не многие блоки питания для мобильных такое вообще могут выдать, даже если это на них написано. Я перебрал несколько штук - и у меня нашелся только один, который тащит эту нагрузку и то на пределе. Заставить работать это всё от аккумулятора я смог только с помощью какого-то древнего пауэрбанка, в котором не было новомодных функций, типа блокировки при превышении нагрузки. Но контроллер этого пауэрбанка дико грелся, а самого аккумулятора (когда-то он был 5000 мАч, но миновало много лет) хватало где-то на 20 минут. Этого было маловато.

Для начала я купил пауэрбанк на 10000 мАч. Заявлено было, что он на 15 Ватт, но по факту его не хватило для всего моноблока - монитор не включался:

Потом я заказал контроллер для аккумуляторов:

Вот он реально выдывал нужную мощность и со старым аккумулятором показал, что очень даже неплох: по крайней мере вообще не грелся, в отличии от предыдущего. Но нужен был аккумулятор большей ёмкости и я его тоже захотел прикупить. Но тут в дело вступили физические ограничения: высота больше полсантиметра не влезала под крышку корпуса, а длина и ширина должна была как-то тоже сопоставима с пустым пространством внутри. И сразу отпал вариант набрать несколько аккумуляторов в формфакторе AA и даже не все плоские подходили. Пришлось отказаться даже от ёмкости выше 5000 мАч. Ну вот не лезет по габаритам и всё! Либо толще, либо очень длинный. Господа гусары, молчать! В итоге купил примерно то же что и было, но в расчёте на то, что ёмкость у него ещё не убитая:

И вот эта штукенция, благодаря встроенной защите, вырубалась через 2-3 секунды после включения! Ну спасибо вам, неведомые инженеры, старый-то аккумулятор, конечно, чуть-чуть грелся, но вообще не сильно - не выше 50 градусов. А купить другой аккумулятор в таком формате без защиты сейчас почти нереально. Пришлось шевелить мозгами и думать что теперь делать с двумя контроллерами и двумя аккумуляторами... Решение осенило меня словно ударом тока (муах-ха-ха!) У меня же два устройства - компьютер и монитор, а значит в каждый можно вставить свой источник питания и зарядку для него. Это и было проделано:

На всякий случай оставил прохождение +5В с корпуса Спектрума, но через отдельный переключатель. То есть можно было через один блок питания сразу запитать весь моноблок, а можно было от отдельных батарей запитать оба устройства. И вот теперь от двух аккумуляторов данный моноблок мог работать больше 45 минут, что было вполне неплохим результатом. Если же ещё и пауэрбанк к каждому входу питания накинуть, то спокойно и больше часа можно было обеспечить (разряжается он всё-таки быстрее чем заряжается). Этого уже вполне достаточно, чтобы с комфортом завалится на диван или на даче вдумчиво поспектрумировать. Как говорится - сбылась мечта идиота ?

Итого

Сейчас внутренности выглядят примерно так:

С проводами удалось более-менее разобраться, всё стабильно работает. В одном моноблоке сразу всё - плата, выходы под всё что можно, встроенные аудио-колонки и даже монитор. Можно запитаться от внешнего блока питания, можно от аккумуляторов. Клавиатура, конечно, не располагает к играм или вводу программ, но смысл её сводится в основном к запуску esxDOS и выборе Синклер-джойстика для управления в игре. В крайнем случае можно подключить внешнюю клавиатуру через вход SCART слева в корпусе - я иногда подрубаю туда копию оригинальной "резинки". Для перемещения данный агрегат можно разобрать: монитор элементарно отстёгивается и убирается отдельно, как и внешний divMMC. Достаточно обычной сумки для ноутбука, чтобы унести всё это + блок питания, пауэрбанк и коллекцию проводов. Вот такой он - мобильный ZX Spectrum. Как тебе такое понравилось бы, сэр Клайв?