SC3K-2011を振り返る(4)
2023.08.31
SC3K実機のワイヤレス化
(1)本体を電池駆動にする。
(2)映像・音声信号を無線で飛ばす。
(3)モニタも搭載する。
まず(1)は今まで書いたように、ニッカドで動作させていた。
単3を4本しか持っていなかったから、公称電圧だと直列で4.8Vだ。だいたい5Vだからいいだろうという、そんな感じ。
次に(2)だが、ちょうど「ラジオの製作」だったか、TV用ブースターの製作記事があった。
当時は、きれいに受信できない遠くのTV局の放送を受信することに執念を燃やしていたものだ。
このアニメ見たいのに地元じゃうつらないよ！！
アンテナをその方向に向けようとしたり、ブースターを作ったり、色々あがいていた。
ちなみに私の出身地である島原半島某所は、地元局だけでなく、福岡・佐賀・熊本のテレビも受信できる好立地だった。最初は好立地だなんて気づかなかった。
修学旅行や進学などでよそへ行ってみると、いかに受信できるチャンネルが少ないかという事に気づいたわけ。
福岡ならFBS、RKB、TVQ、熊本はRKK、KKT、佐賀はSTSとか、あと、熊本のNHKもうつったと思う。なんとなく佐賀や熊本のNHKニュースを見ていたりした。島原半島は長崎市より熊本のほうが近いから、熊本のほうがきれいにうつった。
きれいにうつった、なんて地デジ時代しか知らない人には意味不明だろうな。
遠いTV局を受信すると、画像にノイズが混ざるぐらいならマシで、色がつかなくて白黒になったり、砂嵐が重なったり、同期がとれずに揺れたりしたのだ。
画面は視聴にたえなくても、音声はなんとか聞き取れるので、頑張ってそんな画面を見つめていた。
そこへブースターを付ければ、もっと改善するんじゃないかと思ったわけだ。
μPC1651という4本足のICをサトー電気に頼んで取り寄せてもらい、銅箔基板の銅箔を彫刻刀で削ってパターンを作った。
簡単な高周波回路なのでエッチングよりも削った方が手っ取り早かった。
さてテスト・・・結果的には失敗。
ブースターが難しいのは、入力と出力が結合しないようにすること。おかしいなあ、記事の通りに作ったのに、まともにうつらないじゃないって、がっかりした。
今だったらシールド板を組み込んだりするのだが、当時は記事を真似するのが精一杯だったから、ある程度いじってくたびれたら、そのブースターは放置していた。
また別の記事で、MSXパソコンのRF信号を飛ばそう、という記事を見かけて、あっ、この回路・・・あのブースターが流用できないか、というわけだ。
うまくSC3K実機に組み込んで、今度こそはうまくいった。バッチリ、TVとの接続なしで使える。
面白いもんだ。SC3K本体に何も電線をつながずに使えるなんて。
部屋中あちこち持ち歩いて、その「自由」さに感動した。
たとえれば、Wi-Fiを初めて経験した、あの時の感じかな。ノートPCに何も電線をつながず、持ち歩いて使える自由。
さらに、本当にポータブルにしたのが(3)だ。
当時の秋月でビデオカメラのビューファインダーが売られていた。
2個で立体感？なんて書いてあったと思うが、2個買う前になくなってしまった。
白黒だけど、かなり細かい表示ができる優れものだったと思う。
これをSC3Kの表面に取り付けて、起こしたり倒したりできるようにしたと思う。
のぞきこむと・・・おおっ、BASICの画面だ。フォーカスを調整したら、文字もバッチリうつっている。
これで自分だけの世界に没入することができた。
(1)本体を電池駆動にする。
(2)映像・音声信号を無線で飛ばす。
(3)モニタも搭載する。
まず(1)は今まで書いたように、ニッカドで動作させていた。
単3を4本しか持っていなかったから、公称電圧だと直列で4.8Vだ。だいたい5Vだからいいだろうという、そんな感じ。
次に(2)だが、ちょうど「ラジオの製作」だったか、TV用ブースターの製作記事があった。
当時は、きれいに受信できない遠くのTV局の放送を受信することに執念を燃やしていたものだ。
このアニメ見たいのに地元じゃうつらないよ！！
アンテナをその方向に向けようとしたり、ブースターを作ったり、色々あがいていた。
ちなみに私の出身地である島原半島某所は、地元局だけでなく、福岡・佐賀・熊本のテレビも受信できる好立地だった。最初は好立地だなんて気づかなかった。
修学旅行や進学などでよそへ行ってみると、いかに受信できるチャンネルが少ないかという事に気づいたわけ。
福岡ならFBS、RKB、TVQ、熊本はRKK、KKT、佐賀はSTSとか、あと、熊本のNHKもうつったと思う。なんとなく佐賀や熊本のNHKニュースを見ていたりした。島原半島は長崎市より熊本のほうが近いから、熊本のほうがきれいにうつった。
きれいにうつった、なんて地デジ時代しか知らない人には意味不明だろうな。
遠いTV局を受信すると、画像にノイズが混ざるぐらいならマシで、色がつかなくて白黒になったり、砂嵐が重なったり、同期がとれずに揺れたりしたのだ。
画面は視聴にたえなくても、音声はなんとか聞き取れるので、頑張ってそんな画面を見つめていた。
そこへブースターを付ければ、もっと改善するんじゃないかと思ったわけだ。
μPC1651という4本足のICをサトー電気に頼んで取り寄せてもらい、銅箔基板の銅箔を彫刻刀で削ってパターンを作った。
簡単な高周波回路なのでエッチングよりも削った方が手っ取り早かった。
さてテスト・・・結果的には失敗。
ブースターが難しいのは、入力と出力が結合しないようにすること。おかしいなあ、記事の通りに作ったのに、まともにうつらないじゃないって、がっかりした。
今だったらシールド板を組み込んだりするのだが、当時は記事を真似するのが精一杯だったから、ある程度いじってくたびれたら、そのブースターは放置していた。
また別の記事で、MSXパソコンのRF信号を飛ばそう、という記事を見かけて、あっ、この回路・・・あのブースターが流用できないか、というわけだ。
うまくSC3K実機に組み込んで、今度こそはうまくいった。バッチリ、TVとの接続なしで使える。
面白いもんだ。SC3K本体に何も電線をつながずに使えるなんて。
部屋中あちこち持ち歩いて、その「自由」さに感動した。
たとえれば、Wi-Fiを初めて経験した、あの時の感じかな。ノートPCに何も電線をつながず、持ち歩いて使える自由。
さらに、本当にポータブルにしたのが(3)だ。
当時の秋月でビデオカメラのビューファインダーが売られていた。
2個で立体感？なんて書いてあったと思うが、2個買う前になくなってしまった。
白黒だけど、かなり細かい表示ができる優れものだったと思う。
これをSC3Kの表面に取り付けて、起こしたり倒したりできるようにしたと思う。
のぞきこむと・・・おおっ、BASICの画面だ。フォーカスを調整したら、文字もバッチリうつっている。
これで自分だけの世界に没入することができた。
2023.08.31 19:14
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SC3K-2011を振り返る(3)
2023.08.31
あと、忘れてはいけないのは「ケース」だ。
うちの製品は、これに限らないけれど、多くはケースに組み込んでいる。
アマチュアの作品は基板むきだしの物が多い。基板を作って満足してしまっている。基板むき出しはいじくりやすいが、ホコリをかぶったり、ぶつけたり落としたりして壊しやすい。
永く使えるようにするには、やはりケースが必要だ。
CNC（フライス）またはレーザーカットでアクリル板をカットして、ケースを製作している。
そういえば電源のことを書いていなかった。
SC3K実機は、でっかいトランス式のACアダプタと、本体内部に大きいアルミのヒートシンクが組み込まれていた。そのヒートシンクに3端子レギュレータ7805が取り付けてあった。
7805は、なんといっても安い。
自分は仕事でも1,000個程度しか仕入れた事はないが、それでも単価\30よりは下がらなかった記憶がある。
大手メーカーが大量生産で仕入れるならば、もっと安いのではないかと思う。そうでなくても\30は安い。
3端子レギュレータの発熱は、要するに入力と出力電圧の差を熱に変えて放出しているわけである。入出力電圧の差に、電流をかけたワット数になる。
理屈上は無限大の放熱器をつければ大丈夫だが、無限大なんてのは現実に無いので、可能な限りのサイズとなる。
プリント基板の銅箔ベタとか、筐体内部に広いアルミ板を貼ったり、あるいは金属の筐体に直接取り付ける（絶縁が必要な場合もある）。このようにして放熱するやり方がある。
この発熱のせいで、カセットI/Fが影響を受けてロードに失敗していた。（SC3K実機の話）
最初どうしたっけ。
電源を入れた直後の冷えているうちにロードを試みたり、蓋を開けて放熱を助けたり、さらに風を送ってみたり・・・（風を送るといってもファンがないからうちわでパタパタしたような？）
どうしたっけ。7805とヒートシンクを（電線をつないで延長し）外に出してしまった事もあったと思う。
SC3K-2011では、スイッチング電源アダプタが出回っているからそれを使うことにした。これで電源まわりはスッキリした。
回路は5Vだけで動作するから、最初から5Vを入力すれば良い。
SC3K実機も単電源で動いていたが、あの頃は複数の電源を必要とするDRAMもザラにあった。SC3K実機はMB8118を使っていたので5Vオンリーでよかった。このDRAMはVRAMとして使用されていた。
MB8116だと、確か+12Vと-5Vも必要だったと思う。いま思えば不便だった。
そこで思い出したのは、BASICのカートリッジ内蔵RAMをバックアップできないか、ということ。
内蔵RAMもDRAMだった。
当時（中2）はよく理解していなかった。ただ、技術雑誌を見てみると、RAMを電池でバックアップした例があった。これを真似すりゃいいんじゃないかと。
そもそも、なんでバックアップがいるかというと、さきほど書いたようにカセットのロードに失敗した経験からか、カセットのSAVE/LOADに時間がかかるためか、
あるいは、カートリッジの接触不良で、カタッとなった瞬間に今までの作業がフッ飛んでしまったせいか。理由は忘れてしまった。
とにかく、RAMに電池をつなげば、プログラムが残るだろうと単純に考えただけ。
中2当時、DRAMとSRAMの区別もわからなかった。
実際にBASICカートリッジを開けて、中の基板の電源5Vパターンを追ってみて、それを途中でカットしてダイオードを入れてみた。
確か、一部カットしただけでは他のICもつながったままなのに気づき、また調べ直してDRAMだけ浮かすようにしたんじゃなかったっけ。
それでとにかくDRAMに電池をつないだ。単3電池を3本か4本直列で。
だけど結論から言うとバックアップはうまくできなくて、それよりも、電池でSC3Kが動作する事に気づいてしまった。
使い捨ての乾電池だと不経済だから、ニッカドを使ったけど。
こうして、ワイヤレス化への取り組みが始まった。
（ここまで、SC3K-2011ではなくてSC3K実機の話になってしまっているが・・・）
続く。
うちの製品は、これに限らないけれど、多くはケースに組み込んでいる。
アマチュアの作品は基板むきだしの物が多い。基板を作って満足してしまっている。基板むき出しはいじくりやすいが、ホコリをかぶったり、ぶつけたり落としたりして壊しやすい。
永く使えるようにするには、やはりケースが必要だ。
CNC（フライス）またはレーザーカットでアクリル板をカットして、ケースを製作している。
そういえば電源のことを書いていなかった。
SC3K実機は、でっかいトランス式のACアダプタと、本体内部に大きいアルミのヒートシンクが組み込まれていた。そのヒートシンクに3端子レギュレータ7805が取り付けてあった。
7805は、なんといっても安い。
自分は仕事でも1,000個程度しか仕入れた事はないが、それでも単価\30よりは下がらなかった記憶がある。
大手メーカーが大量生産で仕入れるならば、もっと安いのではないかと思う。そうでなくても\30は安い。
3端子レギュレータの発熱は、要するに入力と出力電圧の差を熱に変えて放出しているわけである。入出力電圧の差に、電流をかけたワット数になる。
理屈上は無限大の放熱器をつければ大丈夫だが、無限大なんてのは現実に無いので、可能な限りのサイズとなる。
プリント基板の銅箔ベタとか、筐体内部に広いアルミ板を貼ったり、あるいは金属の筐体に直接取り付ける（絶縁が必要な場合もある）。このようにして放熱するやり方がある。
この発熱のせいで、カセットI/Fが影響を受けてロードに失敗していた。（SC3K実機の話）
最初どうしたっけ。
電源を入れた直後の冷えているうちにロードを試みたり、蓋を開けて放熱を助けたり、さらに風を送ってみたり・・・（風を送るといってもファンがないからうちわでパタパタしたような？）
どうしたっけ。7805とヒートシンクを（電線をつないで延長し）外に出してしまった事もあったと思う。
SC3K-2011では、スイッチング電源アダプタが出回っているからそれを使うことにした。これで電源まわりはスッキリした。
回路は5Vだけで動作するから、最初から5Vを入力すれば良い。
SC3K実機も単電源で動いていたが、あの頃は複数の電源を必要とするDRAMもザラにあった。SC3K実機はMB8118を使っていたので5Vオンリーでよかった。このDRAMはVRAMとして使用されていた。
MB8116だと、確か+12Vと-5Vも必要だったと思う。いま思えば不便だった。
そこで思い出したのは、BASICのカートリッジ内蔵RAMをバックアップできないか、ということ。
内蔵RAMもDRAMだった。
当時（中2）はよく理解していなかった。ただ、技術雑誌を見てみると、RAMを電池でバックアップした例があった。これを真似すりゃいいんじゃないかと。
そもそも、なんでバックアップがいるかというと、さきほど書いたようにカセットのロードに失敗した経験からか、カセットのSAVE/LOADに時間がかかるためか、
あるいは、カートリッジの接触不良で、カタッとなった瞬間に今までの作業がフッ飛んでしまったせいか。理由は忘れてしまった。
とにかく、RAMに電池をつなげば、プログラムが残るだろうと単純に考えただけ。
中2当時、DRAMとSRAMの区別もわからなかった。
実際にBASICカートリッジを開けて、中の基板の電源5Vパターンを追ってみて、それを途中でカットしてダイオードを入れてみた。
確か、一部カットしただけでは他のICもつながったままなのに気づき、また調べ直してDRAMだけ浮かすようにしたんじゃなかったっけ。
それでとにかくDRAMに電池をつないだ。単3電池を3本か4本直列で。
だけど結論から言うとバックアップはうまくできなくて、それよりも、電池でSC3Kが動作する事に気づいてしまった。
使い捨ての乾電池だと不経済だから、ニッカドを使ったけど。
こうして、ワイヤレス化への取り組みが始まった。
（ここまで、SC3K-2011ではなくてSC3K実機の話になってしまっているが・・・）
続く。
SC3K-2011を振り返る(2)
2023.08.31
オリジナルのSC3K（SC-3000を略）をそのまま復刻するのではなく、色々と工夫を加える事にした。
(1)ジョイスティック
SEGA仕様ではなく、MSXと同じATARI仕様にした。その方が、接続できるジョイスティック、コントローラが多い。
そういえば昔は（SC3K実機を持っていた頃は）コネクタのピンを差し替えて、SC3K用のものをMSXでも使ってみたりしたものである。
(2)シリアル通信
外部と通信できる事は必須と考えた。デバッグにも便利だ。モニタープログラムを載せて、別のPCから操作できるようにしたい。
そこで、USBシリアルと8251を搭載した。
(3)キーボードI/F
これは結局、未完のまま終わった。
当初、キーボードを専用に作るのも大変だし、と思い、PS/2キーボードが使えるようにそのコネクタと若干の回路、PICマイコンを設計に組み込んだ。
PICはZ80のバスにつないで、そこでやりとりできるように考えた。
だけど実際に作るところまでやりきれず、そのまま。
代替として、結局キーボードを独自に作ってしまった。26PのBOXヘッダを出してあったので、そこにつなぐだけ。最初からそれで良かったじゃないかと・・・。
(4)MSXもどきバス
50PのBOXヘッダをMSXのスロットと同じピン配列にして、MSXのI/Oボードなど接続できるように考慮した。MSXと完全互換まではできず、たとえばスロット信号の回路まで組み込むスペースがなかったので、一部は省略してある。
のちに、MSX上でSC3Kのソフトを動かすボードを作ったので、反対方向？から夢が実現したとも言える。
(5)ROM、RAMソケット
オリジナルのSC3Kには小容量のRAMが載っているけれど、今どきそんな物は無いので、6264または62256が載せられるソケットを搭載した。
ROMソケットも搭載した。
注意しなければいけないのは、いずれもカートリッジ側と干渉しないようにすること。どちらか一方しか使えない。
カートリッジのROMを使うときは、基板上ソケットのROMは抜く。
BASICカートリッジのようにROMとRAMを内蔵したものを使うときは、ソケットのROM、RAMとも抜く。・・・と言いたいところだが、DRAMリフレッシュの信号は省略（SC3K実機ではカスタムICに入っている機能）したので、メイン基板上のRAMを使う。
カートリッジ内のROMを複製し、それをメイン基板のソケットに装着して使用していた。
(6)プリンタコネクタ
SC3K純正のプロッタ・プリンタは丸形DINコネクタだったと思うが、独自のシリアルI/Fによってデータを送っていた。さすがに同じプリンタを入手するのは困難の為、この部分は省略しても支障ないと判断したが、何かに応用できる余地を残そうとして、10PのBOXヘッダに信号を出しておいた。
(7)カセットI/F
むかし持っていたSC3K実機は、とっくの昔に部品取りして捨ててしまったが、いくつかの部品は取り外して保存していた。（本体そのまま保存しておけばよかったのにと後悔）
その残していた部品のひとつがカセットI/FのHIC-1である。
これをそのまま実装できるようにパターンを設けておいたが、結局使わず。OPアンプなどで代替回路も組み込んであり、これを使用した。
それと、元々カセットI/Fのリレー用に出力ポートが存在するのだが、実機SC3Kでは使用されていなかった。そこで、この信号をLEDにつないでおいた。LED1個でも有れば（他に出力手段がない時の）デバッグの助けになるし。
(8)ビデオ出力、音声出力
2011年当時はアナログテレビが無くなる時だったので、いまさらRFコンバータでTVの1chとか2chにつなぐ方式も無いだろうと。
それでビデオ出力と音声出力をRCA端子で出してある。
ついでに、オーディオアンプも搭載し、別の端子からスピーカーが直接駆動できるようにした。でも、これはあまり必要なかったようだ。
続く
(1)ジョイスティック
SEGA仕様ではなく、MSXと同じATARI仕様にした。その方が、接続できるジョイスティック、コントローラが多い。
そういえば昔は（SC3K実機を持っていた頃は）コネクタのピンを差し替えて、SC3K用のものをMSXでも使ってみたりしたものである。
(2)シリアル通信
外部と通信できる事は必須と考えた。デバッグにも便利だ。モニタープログラムを載せて、別のPCから操作できるようにしたい。
そこで、USBシリアルと8251を搭載した。
(3)キーボードI/F
これは結局、未完のまま終わった。
当初、キーボードを専用に作るのも大変だし、と思い、PS/2キーボードが使えるようにそのコネクタと若干の回路、PICマイコンを設計に組み込んだ。
PICはZ80のバスにつないで、そこでやりとりできるように考えた。
だけど実際に作るところまでやりきれず、そのまま。
代替として、結局キーボードを独自に作ってしまった。26PのBOXヘッダを出してあったので、そこにつなぐだけ。最初からそれで良かったじゃないかと・・・。
(4)MSXもどきバス
50PのBOXヘッダをMSXのスロットと同じピン配列にして、MSXのI/Oボードなど接続できるように考慮した。MSXと完全互換まではできず、たとえばスロット信号の回路まで組み込むスペースがなかったので、一部は省略してある。
のちに、MSX上でSC3Kのソフトを動かすボードを作ったので、反対方向？から夢が実現したとも言える。
(5)ROM、RAMソケット
オリジナルのSC3Kには小容量のRAMが載っているけれど、今どきそんな物は無いので、6264または62256が載せられるソケットを搭載した。
ROMソケットも搭載した。
注意しなければいけないのは、いずれもカートリッジ側と干渉しないようにすること。どちらか一方しか使えない。
カートリッジのROMを使うときは、基板上ソケットのROMは抜く。
BASICカートリッジのようにROMとRAMを内蔵したものを使うときは、ソケットのROM、RAMとも抜く。・・・と言いたいところだが、DRAMリフレッシュの信号は省略（SC3K実機ではカスタムICに入っている機能）したので、メイン基板上のRAMを使う。
カートリッジ内のROMを複製し、それをメイン基板のソケットに装着して使用していた。
(6)プリンタコネクタ
SC3K純正のプロッタ・プリンタは丸形DINコネクタだったと思うが、独自のシリアルI/Fによってデータを送っていた。さすがに同じプリンタを入手するのは困難の為、この部分は省略しても支障ないと判断したが、何かに応用できる余地を残そうとして、10PのBOXヘッダに信号を出しておいた。
(7)カセットI/F
むかし持っていたSC3K実機は、とっくの昔に部品取りして捨ててしまったが、いくつかの部品は取り外して保存していた。（本体そのまま保存しておけばよかったのにと後悔）
その残していた部品のひとつがカセットI/FのHIC-1である。
これをそのまま実装できるようにパターンを設けておいたが、結局使わず。OPアンプなどで代替回路も組み込んであり、これを使用した。
それと、元々カセットI/Fのリレー用に出力ポートが存在するのだが、実機SC3Kでは使用されていなかった。そこで、この信号をLEDにつないでおいた。LED1個でも有れば（他に出力手段がない時の）デバッグの助けになるし。
(8)ビデオ出力、音声出力
2011年当時はアナログテレビが無くなる時だったので、いまさらRFコンバータでTVの1chとか2chにつなぐ方式も無いだろうと。
それでビデオ出力と音声出力をRCA端子で出してある。
ついでに、オーディオアンプも搭載し、別の端子からスピーカーが直接駆動できるようにした。でも、これはあまり必要なかったようだ。
続く
