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Restauración de un Sinclair ZX81


Llevaba tiempo detrás de un ZX81, hasta que se puso uno a tiro y me dí el capricho. La verdad es que no pagué mucho por él, y menos mal, porque suelen pedir pasta por este ordenador y finalmente para poder ponerlo de nuevo en marcha las reparaciones fueron costosas, pero el esfuerzo y sacrificio mereció la pena, ya que es una de esas pequeñas joyas imprescindible en cualquier colección que se precie. 

Cuando recibí el ZX81, éste venía en un muy buen estado estético, junto a la fuente de alimentación, y guardado en los corchos originales, posiblemente ésta era la razón por la que tenía tan buen aspecto.

Como no tengo una tele antigua para conectarle directamente la señal por RF, decidí abrirlo para ver el estado de su interior, y sobre todo, para saber qué versión de ULA tenía, y de esta forma, decidir qué mod de vídeo compuesto tenía que implementar. 

Al abrirlo, me llevé otra muy grata sorpresa, estaba ante un Issue 3 con la ULA 2C210E, que solucionaba uno de los problemas de sincronización de vídeo que tenían las ULAs antiguas, aportando la señal back-porch, por lo que el mod de vídeo que tenía que hacer era muy sencillo, teniendo solo que utilizar un transistor y dos resistencias. Además el interior también estaba impecable. 

Los principales componentes de este ZX81 Issue 3 son: 

  • ULA 2C210E
  • Microprocesador Z80 NEC D780C-1
  • Memoria ROM Motorola ZCM38818P
  • 2 memorias RAM 2114 (1kB x 4 bits)


Issue 3 con la ULA 2C210E, CPU NEC D780C-1, ROM Motorola ZCM38818P y 2 RAM 2114 (1KB x 4 bits)
A la fuente de alimentación, antes de conectarla al ZX81, le medí el voltaje con un multímetro, y todo correcto, me daba una medida aproximada de 13V, que aunque el voltaje de salida especificado sea de 9V, esta medida suele darse cuando el alimentador no está conectado al ZX81. 

Llegado a este momento, le hice el mod de vídeo y conecté el ZX81 a una tele por cable RCA de video compuesto. Al encenderlo y seleccionar en la tele la entrada de vídeo, me encontré con el mensaje de que no se encuentra señal. 

Mod de video compuesto para ULA 2C210E con back-porch (no valido para otras ULAs sin back-porch). La resistencia de 18ohm ó 33 ohm solamente es necesaria si la imagen aparece con mucho brillo.
Al ser un ordenador bastante simple, solamente tiene la CPU, 2 memorias RAM, una ROM y la ULA, medí los voltajes, primero en el regulador de tensión 7805, y todo correcto, me daba los 5V de salida, y todos los chips recibían estos 5V. Hice un recap, cambiando los tres condensadores electrolíticos, y los transistores los medí con un multímetro, con el ZX81 apagado, y me dio medidas correctas, por lo que a priori no había nada que aparentemente estuviera estropeado.  

A pesar de los cambios menores que le hice seguía sin tener señal. Le dejé un rato encendido para ver cómo se calentaban los chips, y me llamó mucho la atención que la ULA, al cabo de unos 5 minutos, seguía fría, y el pin 16 de la ULA, por donde sale la señal de vídeo, me daba un voltaje de diodo, unos 0,68V, por lo que me hizo sospechar que la ULA no funcionaba.

Al tener la ULA soldada en placa, y no tener otro ZX81 para hacer swapping de componentes, y de esta forma probar cada uno de los chips para detectar cuál es el que falla, me decidí a comprar una ULA de nuevo cuño implementada en CPLD, concretamente la vLA81.

Mientras esperaba a que llegara la nueva ULA, vi que la membrana estaba envejecida, y las pistas no tenían muy buen aspecto, por lo que encargué una nueva por si se rompía, y así fue, al volver a conectarla las conexiones estaban muy cuarteadas, y con la mínima presión que hice se doblaron y se rompieron, con la suerte que no se quedó ningún trozo en el interior del conector. Por esta experiencia, y por experiencias con otros ordenadores Sinclair, es inevitable que pasados cerca de 40 años, la membrana tenía fecha de 1980, tarde o temprano hay que cambiarlas. Ésta la compré en Retrocables.

Nueva membrana de ZX81
Pasada una semana, me llegó la nueva ULA (vLA81), hecho que me sorprendió porque venía de Nueva Zelanda y ya me había hecho a la idea de que al menos tenía que esperar unas tres semanas.

La vLA81 tiene las siguientes características: 
  • Prorporciona la misma funcionalidad de la ULA 2C210E.
  • Distintos modos de video, uno estándar para conectar directamente a un monitor con entrada de 75 ohm y sin necesidad de hacer mod de video. Y otro modo para mantener el modulador o utilizar mods de vídeo compuesto que sustituyan al modulador. 
  • Soporte para memorias internas de 32K.
  • Configuración por software que permite tener funciones como video normal o inverso, y poner borde blanco o negro. 
  • Al estar implementada la ULA en CPLD, el consumo es menor. 
Para poner la vLA81, primero tuve que desoldar la antigua ULA y soldar un zócalo de 40 pines en la placa. Para desoldar la ULA, como siempre, mucha paciencia, y por cada uno de los pines, con una malla de desoldar y un poco de pasta de soldar, se va quitando el estaño hasta conseguir sacar de una pieza el chip. 




ULA desoldada


Al quitar la ULA se quedan al descubierto las pistas ocultas debajo de ésta. 


Conexiones ocultas al descubierto

Una vez soldado el zócalo y situado la nueva ULA sobre éste nos queda el siguiente montaje.



vLA81 montada sobre un zócalo en la placa base

Como no hay que hacer mod de vídeo compuesto, ya que la nueva ULA compone la señal, y el modulador no hace falta, se cortan los cables de entrada de vídeo y 5V al modulador, y se suelda un cable en la placa base, donde antes estaba el cable de vídeo que iba al modulador, y se conecta directamente, soldando éste al conector de salida de vídeo. 
Desconexión del modulador y conexión directa de la salida de vídeo de la ULA al conector de salida de vídeo del modulador
Después de cambiar la ULA, hacer un recap de los condensadores electrolíticos, utilicé dos axiales de 22uF y uno radial de 1uF, y sacar la conexión de vídeo directamente al conector de la toma de vídeo, el aspecto final de la placa base con todo el trabajo ya realizado es el siguiente.
Placa base con la restauración finalizada (nueva ULA, recap y salida de vídeo compuesto)
Antes de cerrar todo, cambié la membrana del ZX81, es un trabajo bastante sencillo, solo hay que despegar la anterior, en mi caso lo hice despegando primero un extremo, y a partir de ahí, iba tirando hasta conseguir despegar completamente la membrana, básicamente utilizando la fuerza bruta. Había visto otras formas, como utilizar un secador para despegar la membrana, pero no me gusta aplicar calor a nada, por lo que primero probé a ver qué tal sin el secador, y al ver que poco a poco salía de una pieza y que no se quedaba nada de pegamento en la carcasa del teclado, no vi necesaria la opción del secador. Para poner la nueva membrana, se introducen los conectores en la ranura de la carcasa, se quita el papel protector del adhesivo, y con mucho cuidado y atino, se centra ésta y se va pegando poco a poco, hasta que queda completamente colocada. 

Carcasa del teclado sin la antigua membrana y limpia de restos de adhesivo.
Llegados a este punto, solo queda reensamblar todo de nuevo, y a contemplar el trabajo bien hecho y disfrutar de esta joya de 1981. 

ZX81 ensamblado y listo para dar guerra
Por último, y antes de conectarle a un monitor, le pongo el ram pack de 16KB, el mío concretamente es de un Timex, pero funciona perfectamente en el ZX81.

ZX81 con ram pack de 16KB
La espera se hizo larga, pero finalmente, le conecté a un monitor portátil y al darle chicha, me apareció el ansiado prompt con la letra K.


Aunque la imagen del ZX81 es monocromo, blanco y negro, me sorprende la calidad de la imagen. Hice un pequeño programa para probar si funcionaba el ram pack de 16KB, y podéis juzgar por vosotros mismos que nitidez y claridad tiene la imagen.


Bueno, hasta aquí todo, espero que hayáis disfrutado y hasta la próxima. 

D.R Spectrum




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