Salvataggio e conversione di un'opera d'ingegneria

10.01.2018 - Lo sconosciuto, ma bellissimo Elmi ZTEK 75312

Salvare un piccolo capolavoro dall'oblio

Mi capita spesso di vedere su eBay vecchi strumenti in vendita a pochi euro, magari non funzionanti o ormai non più utili, capolavori d'ingegneria progettati e realizzati negli anni '80 e '90 quando costavano come un'automobile. Erano spesso costruiti con telai in alluminio, pesavano almeno una decina di kg e contenevano almeno una decina di schede, progettate e realizzate in modo straordinario, senza la disponibilità degli strumenti di sviluppo hardware e software moderni.

Quando ho visto questo Elmi ZTEK 75312, mi sono brillati gli occhi: in condizioni eccellenti, un bellissimo pannello, tanti display e pulsanti retroilluminati stile "War Games". Ho pensato che avrei potuto recuperare il pannello e trasformarlo in qualcosa di utile che ricordasse, la bellezza e la complessità degli strumenti di misura di un tempo. Quindi ho pensato di trasformarlo in un orologio con qualche funzione in più, insomma un Orologico V2 (a breve pubblicherò Orologico V1 che ho già completato).

Prima

Dopo

La prima difficoltà è stata lo smontaggio dell'apparato che ho quasi completamente salvato, conservando le schede come preziose reliquie ed i componenti in alluminio, realizzati con precisione assoluta, per eventuali altre trasformazioni. Questo strumento comprendeva una stampante a matrice pesante ed ingombrante, ma ancora funzionante che è stata rimossa e stoccata in attesa di trasformarla o riutilizzarla.

Anteriore	Posteriore
Schede interne	Pannello

Dopo aver smontato il pannello anteriore, ho quindi cercato di capire come farlo funzionare usando Arduino, visto che le logiche di pilotaggio di gruppi di display e pulsanti, negli anni '80, di solito funzionavano secondo tecniche di multiplexing ben collaudate ed abbastanza semplici da gestire.

L'analisi del funzionamento del pannello è stata semplificata dal fatto che utilizza chip TTL e CMOS ben noti, quindi con un po' d'impegno sono risalito alla funzione dei vari pin dei connettori del pannello ed al timing necessario per abilitare in multiplexing i display, i led e la bellissima retroilluminazione verde dei pulsanti, dei quali è possibile leggere, sempre secondo un sistema multiplexing, lo stato (premuto o rilasciato).

E' stata necessaria solo una piccola modifica alla connessione del led del tasto POWER, che è l'unico interruttore dei vari pulsanti del pannello. Per il resto, il pannello non è stato alterato in alcun modo ed ha funzionato senza problemi al primo tentativo. Nella foto si vede un leggero effetto scia (ghosting), cioè una leggera permanenza delle cifre visualizzate nel periodo di multiplexing precedente. Questo inconveniente è stato eliminato agendo sul software di pilotaggio.

Primo test

Test retroilluminazione

Dopo vari test su piastra sperimentale, ho realizzato una scheda millefori che si innesta direttamente, tramite due connettori interni alla scheda e due esterni, al pannello stesso. Sulla scheda millefori sono stati saldati i vari componenti, tra i quali, oltre al regolatore di tensione ed al microprocessore, i due I/O expander I2C MAX6956 che si occupano di simulare il multiplexing che veniva gestito dall'elettronica a bordo dello strumento.

Inolre, sulla scheda sono stati saldati direttamente i tre moduli necessari per il funzionamento dell'orologio, reperibili tramite i vari siti italiani e stranieri di componenti elettronici:

• Modulo Tiny-RTC con batteria di backup per mantenere aggiornata l'ora del sistema anche quando è spento
• Modulo BMP180 sensore di pressione e di temperatura
• Modulo DHT11 sensore di umidità

Dopo aver realizzato il circuito di pilotaggio, ho quindi realizzato un sistema per incastonare il pannello in un telaio. Ho fissato la scheda elettronica interna, costituita da due pcb separati, ad un pannello acrilico tagliato su misura, il quale è stato poi fissato al nuovo telaio esterno.

Sul nuovo telaio esterno, realizzato incollando e verniciando diversi strati di legno di dimensioni opportune, è stato fissato il pannello originale serigrafato esterno, al quale l'elettronica interna di gestione è vincolata mediante le viti di chiusura del pannello acrilico posteriore.

Il risultato finale mi sembra buono. L'oggetto è perfettamente funzionante e le varie informazioni vengono visualizzate sui diversi display. Il tasto POWER attiva o disattiva la visualizzazione dei dati sul pannello e, quando non è premuto, il led STANDBY lampeggia alternativamente con il led di sfondo del tasto POWER, per mostrare all'utente che tale tasto serve proprio ad attivare o disattivare la visualizzazione delle informazioni. Ovviamente, anche quando i display sono spenti l'orologio continua a funzionare.

Sui display vengono visualizzate diverse informazioni. Ad esempio nelle foto seguenti è possibile vedere come sia indicata la fase lunare (L2) del giorno 01012015 (data nel formato classico DD-MM-YYYY), che è il primo giorno dell'anno (001) in quanto è attivo il led ABSOLUTE mentre se fosse attivo il led RELATIVE il valore visualizzato dal display indicherebbe quanti giorni mancano alla fine dell'anno (l'alternanza tra i due valori è temporizzata via software). Inoltre, viene visualizzata la settimana attuale, che coincide con le settimane trascorse (01), rispetto a quelle che mancano alla fine dell'anno (52).

E' indicata la pressione in millibar (0997) ed in millimetri di mercurio (0749), la temperatura di (22) gradi centigradi e l'umidità dello (042) percento all'interno del telaio (importante per capire se l'elettronica tutta di tipo TTL/CMOS sta funzionando entro limiti di sicurezza: se arriva attorno ai 40° meglio mettere in standby il dispositivo, giusto per non rischiare di danneggiarlo, vista la mancanza di convenzione forzata mediante una ventola di raffreddamento). Ovviamente sono le (12) e (01) minuti nel formato standard 24 ore. I led presenti sul pannello nella sezione dell'orario sono programmati per attivarsi a seconda del numero dei secondi.

Inoltre, ogni 30 secondi, viene attivata casualmente la retroilluminazione dei diversi display, in modo da aggiungere un tocco di fascino retrò al dispositivo. Il tasto (LOAD) è sempre attivo, salvo nella fase di attivazione casuale, per ricordare all'utente che la sua funzione è quella di "caricare" i dati nell'orologio: ora e data attuale. Premendolo, i tasti numerici del tastierino vengono attivati, insieme ai tasti FREQUENCY, LEVEL, GENTEST, FUNCTION, INTERRUPT, associati alla modifica della data e dell'ora corrente.

In sintesi, la sequenza di modifica per ogni singolo parametro (giorno, mese, anno, ora, minuti) prevede la pressione del tasto LOAD, la pressione del tasto associato al parametro da modificare, ad esempio LEVEL per il mese, quindi la selezione del nuovo valore con il tastierino numerico, confermando la modifica sempre con il tasto LOAD oppure l'uscita senza conferma con il tasto OFF presente nel tastierino numerico.

Documenti

Sorgente per Arduino, prospetti di timing, eccetera (no schema)

Conclusioni

Il progetto è distribuito in modo gratuito ed anche se è difficilmente replicabile può comunque essere usato per nuovi spunti creativi. Accetto donazioni di materiale elettronico simile a quello presente nel progetto. Per ogni informazione non esitate a contattarmi.