Cómo construir un Jupiter Ace
 

    En la sección “Cómo construir un Júpiter Ace”, te vamos ha dar toda la información que necesitas para llevar a cabo la construcción de esta curiosa máquina,  si bien en su construcción no son necesarios grandes conocimientos de electrónica, en la búsqueda de problemas no estaría de más algo de experiencia en electrónica. Además nos vendrá bien manejar el soldador con soltura y saber al menos identificar los componentes más básicos. Una vez construido, y si se han seguido los planos cuidadosamente, todo debe funcionar bien. De no ser así y para buscar los problemas o errores cometidos en la misma pueden ser necesarias grandes dosis de paciencia... un polímetro, y a ser posible tener acceso a un osciloscopio.

¿ Qué es un Júpiter Ace ?

    Cuando el Sinclair ZX-81 que todos conocemos ya estaba en el mercado, año 1981, parte del equipo que lo diseño (Steven Vickers y Richard Altwasser) salieron de la Sinclair para formar su propia empresa, Cantab era su nombre y su primer proyecto fue el Júpiter Ace, era muy similar en aspecto al ZX81 pero blanco y el teclado era de aspecto similar al del Spectrum, aunque con un funcionamiento diferente,  un poco sospechoso no creéis, tal vez ya existía un boceto de dicho teclado antes de abandonar la Sinclair.

    Estas eran sus características básicas:

Procesador  Z80A
Velocidad  3.25 Mhz
Memoria  3 Kbytes (1 Kb para vídeo 1 Kb para Fonts y 1Kb útil para programas)
8 Kbytes ROM.
Vídeo   32x24 en modo texto
64x48 en modo Gráfico
Almacenamiento Cassette 300 / 1500 baudios

    Lo mas novedoso de esta máquina, y que la desmarcaba de todas las que en aquellos días inundaban el mercado, era que programabas en Forth en lugar de en BASIC. Por desgracia no tuvo demasiado éxito y se vendió poco. Sus fabricantes sacaron al mercado algunos adaptadores de memoria, impresora joystick etc, e incluso un modelo superior con más memoria, el Júpiter Ace 4000, pero no fué suficiente y en 1984 quebró.

¿ Por qué construir uno ?

    Cuando tenia unos 15 años compraba una revista de electrónica que se llamaba “Revista Española de Electrónica” (...que nombre tan original) y tenia una sección dedicada a la microinformática, con frecuencia publicaban artículos con programas, montajes etc para ZX81, ZX Spectrum, Vic20 y Júpiter Ace, ...tal vez el editor tenia uno. A pesar de que yo era feliz con mi ZX-Spectrum, el Júpiter comenzó a producir en mi tal fascinación que cuando encontré en internet su esquema no pude resistir la tentación de construirlo, ya había intentado conseguir uno original pero la escasez de unidades vendidas en todo el mundo ha convertido al Júpiter en un incunable en el mundo de los coleccionistas de Home-Computers. Es raro que aparezca en subastas en internet y cuando lo hace alcanza precios increíbles, el la última que vi andaba por 80.000 Ptas, esto hace imposible que uno original pase a formar parte de mi modesta colección.

    Por fortuna a este ordenador le pasó como al ZX80 (predecesor del ZX81), todos los componentes son comunes, es decir , los puedes comprar en tiendas de electrónica incluso hoy en día. Esto es debido a que al ser el producto de una empresa pequeña y de poca salida  no disponían de fondos para diseñar y fabricar un chip a medida  como pasó posteriormente con la ULA del ZX81 y del Spectrum, de forma que tuvieron que diseñarlo con componentes ordinarios.

    Bien, estos son algunos de mis motivos para construir uno, pero tengo más... está el reto de construir un HomeComputer desde cero modificando algunas cosas del diseño original, poder estudiar como trabaja una máquina tan fascinante como esta haciéndole todo tipo de perrerías y modificaciones sin remordimientos. Y bueno... hay quien hace barcos de madera, yo hago Ordenadores.

El esquema original y el modificado.

    Aunque como ya he dicho antes, todos los componentes del Júpiter pueden ser encontrados hoy en día en tiendas de electrónica, he realizado algunos cambios sobre el esquema original. De esta forma conseguimos abaratar, simplificar y no perder el tiempo buscando componentes que si bien son comunes, ya empiezan a ser difíciles de encontrar, y que además son sustituibles por otros nuevos con pocos cambios.

    El esquema original lo puedes encontrar en la página de Bodo Wenzel (www.spaceports.com/~bodo4all ) que es quien lo ha dibujado copiando, en  parte los planos originales y en parte tomando notas de un Júpiter real . En la sección de descargas puedes bajarte el esquema modificado por mi.   Ambos funcionan, pero te recomiendo el mio que es algo más sencillo de llevar a la práctica.

    He sustituido cada pareja de memorias RAM 2114 1024x4bits por una RAM 6116 de 2048x8Bits, desperdiciamos un Kilobyte en cada una llevando la línea de dirección A10 a masa pero es mas fácil de encontrar, mas barata que la pareja de 2114 y simplifica el cableado. La 6116 tiene líneas independientes para /OE /WE y /CE, mientras que en la 2114 con /CS controla la activación del chip y /WE controla si esta en modo lectura o escritura. Por esto que he tenido que añadir un inversor (Z30-7404) para controlar el /OE en las memorias de Vídeo(Z5-6) y Fonts (Z7-8), y conectar la línea /OE de la memoria principal (Z3-4)  al la línea /RD del procesador.

    A parte de esto el Júpiter original tenia su BIOS de 8 Kbytes, en dos EPROMS (2732) de 4 Kbytes cada una, que he sustituido por una EPROM de 8K (2764), esto me simplifica el cableado, y evitó que tuviera que modificar mi grabador de EPROMS, para dar soporte a un modelo tan antiguo. Además tengo algunas 2764 extraídas de placas viejas,  pero ninguna 2732.

    El método de construción que propongo aquí consiste en usar placa preperforada. En mi opinión es más sencillo y requiere menos "tecnología" que el método de construción de circuito impreso, que dada su complejidad ha de ser por insoladora. Tras visitar esta página Sergio Gimenez, un gran aficionado a la electrónica y a los ordenadores, decidió diseñar la placa de circuito impreso con Protel de este fantástico ordenador. Si tienes experiencia en la fabricación de circuitos impresos tal vez prefieras construirlo con este método, pincha aquí para ver las fotos y obtener los ficheros para Protel y los fotolitos en PDF de su versión en circuito impreso del Jupiter Ace.

¿ Qué necesito para construir mi propio Jupiter ?

    Primero bájate el esquema del Júpiter de esta página he imprímelo, a ser posible en DINA3, el método que yo uso para no perderme es ir marcando con un rotulador rojo fino cada conexión que voy haciendo. Luego consigue la siguiente lista de materiales:

Integrados
    En el esquema verás numerados algunos integrados con dos números (Z1-2 Pejem), esto es porque este componente sustituye a dos en el diseño original (en el ejemplo Z1 y Z2). En la lista los números separados por comas significan “X y X” mientras que el guión significa “desde X hasta X” .
Z0  Z80A CPU o el clónico de NEC D780C
Z1  2764 (Contenido de la EPROM: Bios.zip)
Z3,5,7  6116 (x3)
Z9-11  74LS393 (x3)
Z14-18 74LS367 (x5)
Z19  74LS00
Z20  74LS08
Z21-22 74LS11 (x2)
Z23  74LS86
Z24-25 74LS02 (x2)
Z26  74LS32
Z27  74LS74
Z28  74LS166
Z29  74LS138
Z30  74LS04
 U1  LM7805

Semiconductores
 Q1  2N3904
 Q2  2N2369
 Q3  BC183
 D1-11  1N4148

Resistencias
 R1  4K7
 R2  47K
 R5  12K
 R3-4 R6-7  1K
 R8  270
 R9  22K
 R10  10K
 R11-23 1K
 R24  10K
 R25  220K
 R26  330
 RN1-2 8X1K

 

Condensadores
 C1 30 pF (x2)
 C2  100 pF
 C3  2,5uF
 C4-5  47 pF (x2)
 C6  47 nF
 C7,11,12 1 uF (x3)
 C8  2.2 nF
 C9  100 uF
 C10  100 nF
 C13-21 100 nF (x10)

Varios
 13  Zócalos de 14 Pines
 7  Zócalos de 16 Pines
 3 Zócalos de  24 Pines
 1  Zócalo de 28 pines
 1 Zócalo de 40 pines
 1 Altavoz 8 Ohmios
 1 Placa preperforada. (* Ver nota).
 1 Modulador UHF UM 1233 (** Ver nota)
 1 Tira de pines macho.
 1 Tira de pines Hembra.
 1 Cristal de Cuarzo de 6.5Mhz (También sirve uno de 6.5536 Mhz que es más común)
Estaño (preferible de 1 mm)
Cable de un solo hilo fino (0.6 mm con plástico de protección y 0.3 mm pelado)

Esta es la lista de herramientas:
Soldador de 30W o 40W.
Taladradora
Broca para metal de 6 mm.
Polímetro.
Paciencia (Mucha...).

(*) La placa preperforada puede ser de cualquier tamaño mientras permita que todos los componentes quepan y que cada patilla de los mismos tengan al menos dos contactos libres para realizar todo el conexionado.

(**) El modulador es muy difícil de encontrar, si tu televisión tiene Euro-conector no lo necesitas, pues puedes conectar la salida de video directamente al pin 20 que corresponde a “composite video input” , y la masa al pin 17 “GND Video” . Si no es así, puedes sacarlo de alguna consola u ordenador averiado sin remedio.

 Euroconector (También llamado Scart)

No sé mucho de electrónica, ¿ Algún consejo ?

    No se puede decir que este sea un proyecto para principiantes, aunque si tienes paciencia y arte con el soldador puedes ponerlo en marcha sin mayor problema.

    Algunos componentes pueden resultar difíciles según en la ciudad que vivas, consigue todo antes de empezar, especialmente el Z-80 y la EPROM, recuerda que esta última contiene el S.O. del ordenador y su interprete de Forth con lo cual si no dispones de grabador de EPROM debes conseguir que alguien te la grabe; en la sección de descargas puedes bajarte el fichero a grabar en la EPROM. En algunas tiendas de electrónica te dan ese servicio por menos de 5 Euros. El modulador es difícil de encontrar aunque no imprescindible, lee las notas de la lista de componentes.

    El grosor del cable es muy importante para conservar la visibilidad de lo que estás haciendo intenta que sea fino y de un solo hilo para evitar cortocircuitos indeseados por los “pelillos” sobrantes, extremos mal pelados etc. Ten en cuenta también que algunos cables finos son caros (2000 Ptas rollo de 15 metros) y muy difíciles de pelar por lo que en ocasiones necesitan alicates especiales ( ... tu sabrás como andas de presupuesto...) .
Corta el sobrante en cada soldadura para evitar cortos posteriores, no lo dejes para luego.

    No suelo trabajar con placas preperforadas prefiero hacer mis propias placas de circuito impreso, pero este es un caso especial debido a la complejidad del esquema, seguramente tardaría tres veces más en diseñar la placa que en hacerlo con preperforada. Yo elimino con una broca de 6 mm el trozo de pista correspondiente a un agujero para aislar secciones de pista en lugar de cortar con cuchilla, se desperdicia mucha placa pero la claridad y los posibles cortos que te ahorras hace que merezca la pena.
 
 

    También dejo cinco agujeros entre un integrado y otro de forma que tras cortar una columna en el medio para separar conexiones tengo dos agujeros para cada patilla, se que también es un desperdicio pero cuando intentes soldar un cable en el agujero ocupado ya por otro te acordaras de este consejo. Si te organizas la secuencia colocando conexiones, con dos agujeros por pin es suficiente.

¿ Por donde empiezo ?

    En mi opinión es muy importante seguir un orden adecuado para no duplicar y complicar el trabajo, aquí te cuento como lo he hecho yo.

    Preparación de la placa preperforada

    Primero piensa como vas ha colocar los componentes en la placa preperforada, ya te he dicho antes que yo dejo cinco agujeros entre los pines de un integrado y otro de forma que cuando elimino un trozo de pista quedan dos disponibles para los cables en cada pin. La colocación de componentes dependerá de la forma y tamaño de la placa o placas que tu tengas, no es algo absoluto pues las conexiones las haces luego con cables uniendo las distintas patillas de los integrados. En la foto puedes ver el zócalo del procesador a la izquierda, a continuación la EPROM. Las memorias  RAM 6116 son los zócalos azules grandes. La dos tiras finas debajo de la EPROM son los conectores del teclado.

    Una vez que estás seguro de cómo vas ha colocar los componentes marca con un rotulador los trozos de pista a eliminar, monta una broca para metal de 6 mm y comienza a taladrar la placa donde has marcado, pero sólo superficialmente de forma que se destruya la pista pero no la placa, bueno al menos no mucho.

    Al trasluz puedes comprobar que esta bien cortada y que los bordes no hacen corto con otras pistas adyacentes, ayúdate de un cutter para rematar la faena y eliminar posibles restos de pista. No sigas hasta que esté perfectamente claras las pistas y los cortes, tomate tu tiempo, luego será peor.
 
 

    Colocación de los zócalos y demás componentes

    Coloca los zócalos y los demás componentes, yo reservé la pista superior para los 5V y la inferior para GND (Masa) de esta forma en cualquier punto con tirar un cable en vertical a estas pistas obtengo alimentación. Créeme, es mejor planificar y montar los componentes cuidadosamente antes de empezar con los cables. En la foto puedes ver la placa en las primeras fases de construcción.
 
 

    Soldando los cables

    Lo mejor es empezar una por una con las líneas de datos (D0-D7) empezando en el procesador y llevarla a través de todo su recorrido antes de empezar con otra,  luego con las líneas de dirección y después el resto. El orden es importante para no perder el control de lo que estas haciendo, cuando empieces con una línea no la dejes hasta que este hecho todo su recorrido, luego marca en el esquema con un rotulador de color  la conexión que has hecho para llevar el control. Aquí puedes apreciar distintas vistas de la placa completamente terminada.
 

    Importante:

    Mira el esquema para seguir este ejemplo:
D0 es el pin 14 en el Z80, suelda un hilo que conecte este pin con en número 10 de la Eprom (2764), ahora suelda en el otro agujero disponible de este ultimo pin un hilo que lo conecte con el pin 9 de la memoria RAM 6116 (Z3-4), haz lo mismo conectando ahora el otro agujero disponible en este último pin con la resistencia R16 y así hasta que termines con D0 completamente. De esta forma no necesitaras más de dos conexiones por pin.
 

Aclaraciones al esquema.

    Es típico que en esquemas digitales los pines de alimentación de los distintos integrados se den por supuestos y no aparezcan explícitamente en este, no olvides conectarlos, son los siguientes:

Conectar las patillas 14 a positivo (5V)  y 7 a masa (GND) en los integrados de 14 patillas
Conectar las patillas 16 a positivo (5V)  y 8 a masa (GND) en los integrados de 16 patillas
En el Z80 pin 11 a positivo (5V) y pin 29 a masa (GND)
En la memoria EPROM 2764 pin 28 a positivo (5V) y pin 14 a masa (GND)
En las memorias 6116 pin 24 a positivo (5V) y pin 12 a masa (GND)

    Las numeración de las patillas de los integrados, no importa el numero de ellas que tenga, comienza en la superior izquierda poniendo en la parte superior la muesca del encapsulado, y se cuenta descendiendo hasta el fin de la fila, luego se continua por la ultima patilla de la otra fila y se cuenta en forma ascendente hasta la patilla superior, de forma que primera y ultima quedan enfrentadas una a cada lado de la muesca.

    El modulador UM1233 tiene tres conexiones, una es la misma carcasa que es masa y debes conectarla a la masa del circuito y las otras dos son alimentación que debes conectar a los 5V del circuito, y video que se conecta con la salida de video que puedes ver en el esquema como el pin 1 del conector JP3. La forma de diferenciar entre estas dos conexiones es fácil, la de video es el hilo que sale de un agujero que está protegido con un plástico, y es la más próxima al conector de salida de RF (Antena). Es muy importante conectar un condensador de 100uF justo en la alimentación del modulador para evitar que el ruido eléctrico producido por los circuitos digitales interfieran en la imagen.

    Es posible que te preguntes por que lleva tantos condensadores de 100nF todos en paralelo, estos condensadores son para evitar el ruido eléctrico de los circuitos digitales, debes distribuirlos estratégicamente de forma que sus conexiones estén cerca de las conexiones de alimentación de cada integrado. Puedes añadir tantos como quieras,  no le harán daño al circuito. Si te preguntas porque no aparecen en mi placa la respuesta es que están por debajo directamente a las patillas de alimentación de los integrados.

    Puede que ya te hayas dado cuenta viendo las fotos que hay un zócalo vacío próximo al modulador, este lo dejé preparado esperando usarlo con unas modificaciones que tenía previstas para el circuito de video y que no al final no he creído necesarias.

El Teclado

    En el esquema puedes ver también como es el conexionado de las teclas, yo he usado unas tiras de pines como conectores en la placa del Júpiter para posteriormente conectar un teclado fabricado en otra placa. Usé las teclas de un teclado de PC viejo, puedes echarle un vistazo al proceso de construcción en la sección “Como reparar el teclado del ZX Spectrum” pues ambos teclados son muy parecidos y allí explico como construí este para el Júpiter. No me pidas el esquema práctico de la placa del teclado pues es dependiente de la forma y pines de las teclas que tú tengas, tendrás que hacerlo tu solo. Otra opción es  montar las teclas sobre otra placa preperforada y unir las teclas entre si con cables por la parte de abajo.

La caja

    Aquí cada uno puede echarle la imaginación y el arte que quiera, a mi personalmente me ha gustado mucho siempre las cosas en metacrilato, así que me hice con una plancha, le pedí a un amigo una sierra caladora y me puse manos a la obra, creo que sobran explicaciones, las fotos hablan por si mismas.

    Mas fotos desde distintos ángulos, perdonar que me recree un poco pero es mi criatura....
 

       Por cierto, recortar la forma del teclado fue autentica artesanía, el metacrilato es muy duro.

En caso de problemas

    Al encender y tras sintonizar el televisor debes obtener una pantalla en negro con un cursor pequeño en la esquina inferior izquierda, si pulsas intro debe responderte en la parte superior izquierda con un “OK”. Al comando “vlist” responde con todo su diccionario completo, ver foto.

    Observa lo pequeño que es el cursor en la parte inferior izquierda.

    En caso de problemas lo mejor que puedes hacer es sacar todos los integrados de sus zócalos y polímetro en mano ir comprobando conexión por conexión si falta o sobra alguna, te puedo decir que funcionando debe consumir aproximadamente 390 mA, si los supera algo va mal, y si se queda por debajo posiblemente te falte conectar la alimentación de algún integrado.
 

No tengo ni idea de FORTH ¿ Qué puedo hacer ?

    Existen algunas páginas de aficionados al Júpiter donde están disponibles, emuladores, listados de programas, e incluso algún mini curso de FORTH. Aquí tienes algunas direcciones útiles:

    Un precioso emulador y prácticamente todo el software disponible.
    http://users.aol.com/autismuk/ace/software.htm

    Un curso de Forth para el Jupiter.
    http://hem.passagen.se/filetech/forth.htm
 

Descargas:

    Aqui tienes los ficheros necesarios para la construcción de este legendario ordenador:

 
jupiter_org.pdf Esquema del Jupiter Ace original. (Importante: Si quieres usar este esquema ponte en contacto conmigo.)
jupiter_modif.pdf Esquema del Jupiter Ace modificado por mi para simplificar su construcción. (*leer texto) (15/05/2003)
jupiter_rom.zip BIOS del Jupiter Ace. (Fichero a grabar en la EPROM)

 

Gracias a / Thanks to:

 To Bodo Wenzel for share the information he have about the Jupiter Ace, answer all my questions so kindly and drop some light over me when I was lost triying to understand how the video circuit works.  (Aquí puedes encontrar además increíbles proyectos con el ZX81)  www.spaceports.com/~bodo4all

    A Juan Miguel Z. Por prestarme siempre todas sus herramientas sin hacer preguntas, especialmente la maravillosa sierra caladora con la pude terminar la caja.

    A Mis Padres por regalarme un "Electro L" cuando tenía 8 años y un "Scatron" cuando tenia 12 y ayudar así al nacimiento de una afición que me hace disfrutar tanto.

Madrid, 5 abril 2002

Disclaimer

    Lo siento, no se como titular esto en Español, pero ya sabéis lo que quiero decir.

Yo comparto esta información, y la contenida en el resto de ficheros sin garantía ninguna y por supuesto sin responsabilidad de los daños que pueda causar su uso indebido o inadecuado. Lo que te puedo decir es que todo funciona perfectamente y nunca se me ha estropeado nada en los experimentos, pero... tú mismo.

Novedades y Cambios.

Enero 2003

Encontrado un error en el esquema publicado, el pin 2 de la memoria Eprom Z1-2 debe ir conectado a A12 y no a masa.

Abril 2003

Sergio Gimenez encuentra un error en el circuito de control del cassete, pin 2 de Z29 debe ir a D3 y no a D0, y C3 debe ser de 2,5 uF. Tambien nos obsequia con el diseño en circuito impreso de nuestra versión de Jupiter, se añade subsección con fotos y ficheros para la construcción del circuito impreso. Mil gracias Sergio.

Mayo 2003

Héctor Romojaro nos alerta de varios errores en la lista de componentes de la página y en la numeración de algunos de ellos (R20 repetido, no se decia nada de RN1 y RN2 etc). Gracias Héctor.

Sergio nos envia fotos de su versión en circuito impreso, actualizada pagina.

 

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