Periferní zařízení osmibitových počítačů vyráběná v ČSSR

27. 4. 2010

Doba čtení: 21 minut

Líbí se vám článek?
Podpořte redakci

V dnešní části seriálu si na chvíli odpočineme od popisu československých osmibitů. Namísto toho se budeme zabývat periferními zařízeními, která byla v ČSSR pro tyto počítače vyráběna. Těchto zařízení existovalo poměrně velké množství – od joysticků přes magnetofony až po disketové jednotky.

Obsah

1. Periferní zařízení osmibitových počítačů vyráběná v ČSSR

2. Zvukový čip AY-3–8910

3. Externí zvukový modul Melodik

4. Základní vlastnosti zvukového čipu AY-3–8912 (YM2149)

5. Jednojehličková tiskárna BT-100 a.k.a. splašený hřebík

6. Elektronika tiskárny BT-100 a její řízení počítačem

7. Perový plotter Alfi aneb „urob si sám“

8. Obsah dalšího pokračování seriálu

9. Odkazy na Internetu

1. Periferní zařízení osmibitových počítačů vyráběná v ČSSR

V dnešní části seriálu o architekturách počítačů se začneme zabývat popisem některých periferních zařízení osmibitových mikropočítačů, která se v průběhu osmdesátých a taktéž začátkem devadesátých let minulého století vyráběla v bývalém Československu. Vzhledem k tomu, že periferní zařízení ze Západu byla na tehdejší poměry pro naše občany velmi drahá i nedostupná (dovoz Tuzexu byl minimální, takže zbývaly osobní nákupy v zahraničí) a dovoz zboží ze zemí RVHP nedostatečný (výjimkou jsou některé tiskárny z DDR, například typy vyráběné ve firmě Robotron, a několik typů zařízení z Bulharska a Polska, například tiskárna D-100), začala se různá periferní zařízení vyrábět i v tuzemských podnicích, například v Tesle Přelouč (i mnoha dalších pobočkách této firmy), Kovopodniku Broumov, Aritmě Praha atd. Jednalo se například o joysticky, magnetofony určené pro záznam dat, jehličkové tiskárny, perové plottery a později taktéž disketové jednotky.

Obrázek 1: Tuzemská tiskárna Gamacentrum vybavená dvojicí tiskových hlav, přičemž každá hlava obsahovala pouze jednu jehličku. Rozhraní této tiskárny bylo velmi jednoduché a minimalistické, což mj. znamenalo, že ji bylo možné připojit prakticky k jakémukoli (nejenom) osmibitovému počítači.

Některá z periferních zařízení vyráběných v Československu mají velmi zajímavou a nápaditou konstrukci, která částečně vychází z poněkud slabší součástkové základy a také z toho, že čipy s velkou integrací (které se na Západě běžně používaly v jehličkových tiskárnách, plotterech či disketových jednotkách) byly poměrně drahé, takže například některé tuzemské tiskárny byly vybaveny naprostým minimem elektroniky. Je to vlastně logické i ekonomické, vždyť potřebnou „inteligenci“ mohl poskytovat samotný počítač a dále se tím pozitivně podpořila tvořivost programátorů při psaní ovladačů pro tato zařízení – například některé ovladače pro dále popsanou jednojehličkovou tiskárnu BT-100 dokázaly díky přesnému časování signálů řídicích posun papíru i vozíku s tiskovou hlavou zvýšit horizontální i vertikální rozlišení tisku (DPI) nad hodnoty, které byly uváděny samotným výrobcem v technické dokumentaci (tyto hodnoty vycházejí z konstrukce té části tiskárny, která sloužila k tvorbě signálů nesoucích informace o pohybu vozíku, jež byly posílány do počítače).

Obrázek 2: Pohled na pohonný mechanismus posunu papíru i tiskového vozíku v tiskárně BT-100. Krátké i dlouhé zářezy na umělohmotných kotoučích sloužily pro generování signálů nesoucích informaci o posunu papíru i vozíku posílaných zpět do počítače. Snímací sondy (dvojice LED + fototranzistor) jsou vidět ve spodní části fotografie.

V dalším textu si popíšeme pouze malou část periferních zařízení vyráběných v ČSSR (dalšími výrobky se budeme zabývat též v následující části). Popíšeme si zvukový modul Melodik určený pro připojení k počítačům Didaktik Gama, Didaktik M a Didaktik Kompakt a dále známou a dnes už i legendární jednojehličkovou tiskárnu BT-100. Celý článek pak zakončíme popisem plotteru Alfi, který byl zajímavý hned z několika důvodů – uživatel si ho mohl sestavit sám, takže se detailně seznámil s principem fungování i oživování takového zařízení a většina konstrukčních dílů, ze kterých se tento plotter skládal, pocházela ze známé stavebnice Merkur. Je škoda, že se podobné zařízení již v současnosti neprodává, protože stavebnice Alfiho byla podle mého názoru velmi dobrou učební pomůckou a navíc byl finální výrobek funkční a dobře použitelný i v praxi (byl dokonce používán na několika vědeckých pracovištích pro tvorbu dokumentace, tisk grafů atd.).

Obrázek 3: I na Západě samozřejmě vznikala podomácku sestavovaná periferní zařízení, jako například tento plotter, ovšem kvůli poměrně snadno dostupným komerčním výrobkům nebyla tak oblíbená jako v tuzemsku.

2. Zvukový čip AY-3–8910

Při popisu architektury československých osmibitových počítačů jsme si kromě jiného popsali i konstrukci jejich grafického subsystému. Ten byl většinou (samozřejmě s výjimkou modulárního IQ-151) součástí samotného počítače a výrobci periferních zařízení se z tohoto důvodu na tuto oblast příliš nezaměřovali. Poněkud odlišná byla situace u zvukového subsystému osmibitových počítačů, přestože většina zahraničních počítačů byla vybavena specializovanými čipy usnadňujícími zvukovou syntézu – asi nejznámějšími zástupci těchto čipů je POKEY (POt-KEboard) určený pro osmibitové počítače Atari i herní automaty téže firmy a též slavný čip SID (Sound Interface Device), jenž byl součástí osmibitových počítačů Commodore C64 a jeho variant. Třetím zvukovým čipem z „velké trojky“ byl čip AY-3–8910 a jeho varianty AY-3–8912 a AY-3–8913 firmy General Instrument, jenž byl později v licenci vyráběný i firmou Yamaha pod označením YM2149.

Obrázek 4: Zvukový čip AY-3–8912. Jednalo se o nejrozšířenější čip řady AY, který ve svém 28-pinovém pouzdru nabízel kromě tříkanalového zvukového výstupu i jeden vstupně-výstupní osmibitový port, který mohl být využit různým způsobem, například pro připojení dalšího zařízení k počítači.

Tento známý čip byl mj. součástí osmibitového počítače ZX Spectrum 128K (a následujících modelů), herních konzolí Vectrex (s vektorovým displejem) a Intellivision či osobních počítačů Atari ST. Československé osmibitové školní a domácí mikropočítače byly, alespoň co se týče zvukového subsystému, vybaveny poněkud hůře – většinou obsahovaly zabudovaný reproduktor připojený na jednobitový výstup nějakého obvodu obsaženého v čipové sadě mikropočítače (často se zvukový výstup současně používal i pro záznam dat na magnetofon). Příkladem mohou být počítače PMD-85, jejichž reproduktor byl zapojen na pin jedné z osmibitových bran obvodu 8255. V podstatě se jedná o tu nejjednodušší a taktéž nejlevnější formu zvukového subsystému, který byl ovšem co do kvality generovaného zvuku a hudby dosti omezen (i když některé hudební skladby, především ty, jenž vznikly v poslední době, zní velmi dobře, především díky použití pulsně-šířkové modulace).

Obrázek 5: Zahraniční počítač ZX Spectrum+ 128K obsahující mj. i zvukový čip AY.

3. Externí zvukový modul Melodik

Podobným způsobem, tj. reproduktorem připojeným na dvoustavový výstup digitálního (binárního) obvodu, byl zvukový subsystém realizován i v počítačích ZX Spectrum 48k, odkud byl převzat při návrhu a následné výrobě tuzemských osmibitových počítačů Didaktik Gama, Didaktik M a Didaktik Kompakt. To se samozřejmě v národě, který o sobě říká „co čech to muzikant“, ukázalo jako nedostatečné řešení :-).

Obrázek 6: Externí zvukový modul Melodik, který se zapojoval na vyvedenou sběrnici počítačů Didaktik. Vypínač na horní části krytu se na originálním modulu nenachází.

V předchozí kapitole jsme se však zmínili o tom, že v počítači ZX Spectrum 128K, což je v mnoha ohledech vylepšený nástupce ZX Spectra 48k („gumáka“), byl nainstalován čip AY-3–8912, který (konečně) přinesl možnosti relativně snadné tvorby hudby a zvukového doprovodu i do řady ZX Spectrum. Stejný čip, i když v poněkud jiném zapojení, byl použit i v počítačích Timex TS2068, které byly se ZX Spectrem do určité míry kompatibilní (i když zrovna v oblasti hudby tomu tak nebylo).

Obrázek 7: Zadní část osmibitového počítače Didaktik M, kde je mj. vidět i vývod sběrnice, na kterou se připojoval externí zvukový modul Melodik.

Aby bylo možné i na tuzemských československých mikropočítačích Didaktik používat hudbu a zvuky v aplikacích určených původně pro ZX Spectrum 128K, byl pro tyto počítače vyvinut oblíbený externí modul nazvaný Melodik, který obsahoval čip AY-3–8912. Celý modul se připojoval přímo na sběrnici počítačů Didaktik, což je ostatně patrné i při pohledu na obrázky číslo 6 a 7.

Obrázek 8+9: Zvukový modul Melodik připojený na počítač Didaktik M. Z fotky je patrné, že se jedná o průchozí modul – sběrnice počítače pokračuje dále, takže jednotlivá zařízení lze zapojovat za sebe. Autorem těchto i dalších fotografií modulu Melodik je Aleš Jílek, kterému tímto mnohokrát děkuji za poskytnutí materiálů.

Zvukové možnosti počítačů ZX Spectrum 128K a Didaktik se díky tomuto zvukovému modulu vyrovnaly (dokonce bylo možné současně používat interní reproduktor – beeper – i čip AY), ovšem hry i další aplikace určené původně pro ZX Spectrum 128K bylo nutné v některých případech upravit, neboť struktura paměťového systému tohoto počítače se odlišovala od Didaktiků, a to jak samotnou kapacitou operační paměti (128 kB vs. 80 kB popř. pouze 48 kB) tak i způsobem přepínání paměťových banků (u Didaktiku Gama bylo možné přepínat pouze horních 32 kB paměti). Nicméně i přes tyto odlišnosti bylo mnoho her i hudebních editorů (trackerů) upraveno pro Melodik, díky němuž se počítače Didaktik staly nejlépe „hrajícími“ osmibitovými tuzemskými počítači.

Obrázek 10+11: Přední a zadní část modulu Melodik. Na zadní části je kromě konektoru sběrnice viditelný i audio výstup a potenciometr pro ovládání hlasitosti.

4. Základní vlastnosti zvukového čipu AY-3–8912 (YM2149)

Zvukový čip AY-3–8910 byl vyráběn ve třech variantách označovaných kódy AY-3–8910, AY-3–8912 a AY-3–8913. Jednotlivé varianty čipu se však nelišily způsobem generování zvuků (funkční bloky pro práci se zvukem zůstávaly nezměněné), ale především počtem osmibitových vstupně/výstupních portů ovládaných přes řídicí registry. AY-3–8910 se totiž mohl kromě práce se zvuky a hudbou používat také pro ovládání dalších zařízení; mohl například pracovat jako jednoduchý programově řízený paralelní port, rozhraní pro připojení digitálních joysticků, přepínač mezi bankami operační paměti u počítačů s více jak 64 kB RAM atd. Počítače či herní konzole, které pro ovládání dalších zařízení využívaly jiný obvod (například již několikrát zmiňovaný Intel 8255), tak obsahovaly buď nejmenší a samozřejmě i nejlevnější čtyřiadvacetipinovou variantu AY-3–8913, popř. osmadvacetipinovou variantu AY-3–8912. Základní vlastnosti všech tří variant čipu AY jsou vypsány v následující tabulce:

Označení čipu	Počet I/O portů	Počet pinů
AY-3–8910	2	40
AY-3–8912	1	28
AY-3–8913	žádný	24

Obrázek 12+13: Osazený plošný spoj zvukového modulu Melodik, na němž jsou vidět obě nejdůležitější součástky – čip AY-3–8912 a zdroj zdroj hodinového signálu.

Čip AY-3–8910 i všechny jeho varianty používá pro tvorbu zvuků a hudby tři samostatně nastavitelné tónové generátory, které produkují obdélníkové signály o zadané frekvenci. Rozsah generovaných tónů je 8 oktáv, přičemž každý kanál obsahuje dvanáctibitový dělič, takže se rozlišuje celkem 4096 výšek tónů rozdělených do již zmíněných osmi oktáv. Každý tónový generátor vytváří zdroj zvukového signálu pro jeden ze zvukových kanálů – celkem jsou tedy k dispozici tři zvukové kanály, přičemž výstup každého z kanálů je vyveden na samostatný pin (jedná se o analogový výstup, na který lze například přímo zapojit zesilovač či lze všechny kanály smíchat na rezistoru).

Obrázek 14: Další ukázka propojení počítače Didaktik M, zvukového modulu Melodik a disketové jednotky D40.

To je poměrně netypické zapojení, protože u většiny ostatních zvukových čipů jsou zvuky z jednotlivých kanálů namixovány přímo na čipu do jednoho výstupu; na druhou stranu je však možné velmi jednoduše i s pomocí pouze jediného AY-3–8910 vytvářet stereo hudbu. Kromě tónových generátorů je možné použít i generátor šumu, jehož výstup lze přivést do zvoleného (či zvolených) zvukových kanálů. Generátor šumu se často používá například pro napodobení zvuku perkusních nástrojů.

Obrázek 15: Zapojení pinů zvukového čipu AY-3–8910. Kromě dvou vstupně/výstupních osmibitových portů (IOA0 až IOA7, IOB0 až IOB7) na obrázku vidíme i piny určené pro připojení obvodu k adresové (A8, A9) a datové (DA0 až DA7) sběrnici počítače, vstup pro hodinový signál CLOCK (z něhož jsou odvozeny všechny frekvence zvukových generátorů, generátoru šumu i generátoru obálky) a analogové výstupy všech tří zvukových kanálů.

Obdélníkový signál vytvářený v tónových generátorech lze upravit pomocí obálky. Obálka má tvar digitalizovaného periodického nebo neperiodického pilového či trojúhelníkového signálu. Taktéž je možné obálku ovládat programově, což vlastně znamená, že se pomocí zápisu do jednoho z řídicích registrů mění amplituda generovaného obdélníkového signálu.

Obrázek 16: Bloková struktura čipu AY-3–8910.

Na výstupu se nachází nelineární digitálně/analogový převodník, který slouží k převodu čtyřbitové hodnoty získané modifikací obdélníkového signálu obálkou na napěťovou úroveň v rozsahu do 1,35 Voltů (při zatížení analogového výstupu obvodem s odporem 1 kΩ). Díky nelineárnímu D/A převodníku se signál s původně lichoběžníkovým průběhem (výsledek změny amplitudy obdélníkového signálu pomocí obálky) mění na signál se „špičkami“, které dodávají hudbě vytvářené na čipu AY-3–8910 typické zabarvení. Navíc se kvůli nelineárnímu D/A převodu zvýšil dynamický rozsah.

Obrázek 17: Jeden z přehrávačů hudby určené původně pro počítače ZX Spectrum a jeho klony vybavené čipem AY-3–8910 či některou z jeho variant.

Tvar obálky je určen nejnižšími čtyřmi bity řídicího registru R_D, pomocí nichž je možné vybrat jeden z osmi tvarů obálky (ze šestnácti možných kombinací je tedy pouze osm kombinací unikátních, další představují duplicity). Tyto čtyři bity jsou pojmenovány CONT, ATT, ALT a HOLD. Bitem CONT (continue) se určuje, zda se bude obálka periodicky opakovat, bit ATT (attenuation) vybírá tvar náběžné části vlny (vzestupná či sestupná), nastavením bitu ALT (alternation) lze vynutit zrcadlové či naopak periodické opakování náběžné části vlny (tj. buď se vytváří pilový nebo trojúhelníkový signál) a konečně bitem HOLD lze zajistit „podržení“ výstupu po první periodě na konstantní hodnotě. Generátor obálky se používá mnoha způsoby, například při samplingu (zde lze využít automatické vytváření vzestupných a sestupných hran), syntéze řeči atd. Je také možné vytvářet tón pouze pomocí periodicky se opakující obálky a napodobovat tak generátor pilového nebo trojúhelníkového signálu.

Obrázek 18: Tento přehrávač naopak přehrává hudbu určenou původně pro počítače Atari ST taktéž vybavené čipem AY.

Zvukový čip AY-3–8910 je ovládán pomocí šestnácti osmibitových řídicích registrů, které jsou pojmenovány R až R_F, jejichž stručný popis je uveden v tabulce pod odstavcem. Řídicí registry je možné podle jejich funkce rozdělit do několika skupin. Prvních šest registrů R až R₅ slouží pro nastavení frekvence obdélníkového signálu generovaného v každém hudebním kanálu (pro jeden hudební kanál jsou použity vždy dva sousední registry, do nichž se ukládá hodnota pro frekvenční dělič). Následuje registr R₆, kterým se nastavuje frekvence šumu, registr R₇ pro řízení mixéru a vstupně-výstupních portů, trojice registrů R₈, R₉, R_A pro nastavení hlasitosti jednotlivých hudebních kanálů, dvojice registrů R_B a R_C pro nastavení frekvence obálky, registr R_D určující tvar obálky a konečně dvojice registrů R_E a R_F, které jsou použity při práci se vstupně-výstupními porty.

Obrázek 19: Playlist přehrávače JAM zobrazeného na předchozím obrázku.

Registr	Význam
R	dolních osm bitů děliče frekvence hudebního kanálu A
R₁	horní čtyři bity děliče frekvence hudebního kanálu A
R₂	dolních osm bitů děliče frekvence hudebního kanálu B
R₃	horní čtyři bity děliče frekvence hudebního kanálu B
R₄	dolních osm bitů děliče frekvence hudebního kanálu C
R₅	horní čtyři bity děliče frekvence hudebního kanálu C
R₆	pět bitů děliče frekvence generátoru šumu
R₇	nastavení zvukového mixéru i směru obou I/O portů
R₈	nastavení úrovně hlasitosti hudebního kanálu A (4 bity) + 1 bit povolení obálky
R₉	nastavení úrovně hlasitosti hudebního kanálu B (4 bity) + 1 bit povolení obálky
R_A	nastavení úrovně hlasitosti hudebního kanálu C (4 bity) + 1 bit povolení obálky
R_B	dolních osm bitů děliče frekvence generátoru obálky
R_C	horních osm bitů děliče frekvence generátoru obálky
R_D	nastavení tvaru obálky
R_E	data I/O portu A (vstup či výstup)
R_F	data I/O portu B (vstup či výstup)

Obrázek 20: Zvukový čip AY-3–8912 byl použitý i ve známé „vektorové“ herní konzoli Vectrex.

5. Jednojehličková tiskárna BT-100 a.k.a. splašený hřebík

Dalším periferním zařízením, které se na přelomu osmdesátých a devadesátých let minulého století stalo téměř nedílnou součástí mnoha tehdejších osmibitových počítačů u nás, je jednojehličková tiskárna BT-100, které se taktéž přezdívalo „splašený hřebík“. Tato tiskárna se i přes své mnohé nevýhody popsané v dalším textu těšila mezi majiteli osmibitových počítačů poměrně velké oblibě, protože byla prodávána za relativně nízkou cenu 1500,– Kčs, což bylo mnohem méně než cena zahraničních jehličkových tiskáren (snad s výjimkou Robotronů, zejména typů 6313 a 6314) či například tiskáren Consul určených spíše, už jen pro svoji vysokou cenu i větší rozměry, pro profesionální využití. Vraťme se však k popisu tiskárny BT-100. Jedná se o tiskárnu, jejíž konstrukce vycházela ze starší tiskárny T85 vyvinuté ve stanici mladých techniků v Berouně. Po několika úpravách jak v mechanické konstrukci, tak i v elektrickém zapojení se tato tiskárna začala, již pod označením BT-100, vyrábět v Tesle Přelouč.

Obrázek 21: Tiskárna BT-100 v celé své kráse (autorem všech fotografií „splašeného hřebíku“ použitých v tomto článku je Pavel Křivánek, kterému tímto za poskytnutí materiálu velmi děkuji).

Tato tiskárna je z konstrukčního hlediska poměrně jednoduchá. Obsahuje dva motory – jeden z nich je určený pro posun papíru (pouze jedním směrem), druhý pro obousměrný posun vozíku obsahujícího tiskací hlavu. Ta je tvořena „hřebíkem“ zvedaným pomocí cívky (podle požadavků výrobce bylo zapotřebí tuto část tiskárny napájet napětím 22V, ovšem v mém případě fungovalo i vláčkové trafo s 12V). Tisk se provádí přes kopírák (popř. na přímopropisující papír), takže odpadá relativně složitá konstrukce navinovacích cívek barvicí pásky a navíc byl tisk až neskutečně levný. Jeden kopírák totiž bylo možné použít vícekrát, navíc se při troše štěstí a pečlivosti při zakládání papíru mohl podařit barevný soutisk, kdy se například tisk prováděl třikrát na jediný papír, pokaždé s kopírákem jiné barvy (přiznám se, že jsem osobně neměl moc trpělivosti čekat více než hodinu na tisk vícebarevného obrázku, takže jich mám v „registru“ pouze několik).

Obrázek 22: Rozdělaná a otočená tiskárna BT-100. V dolní části fotografie můžeme vidět dvojici válců, z nichž jeden sloužil pro posun papíru a druhý fungoval jako zarážka pro hřebík v tiskové hlavě. V levé části je vidět motorek bílé barvy, který pohání černý kotouč s výřezy popsanými v následující kapitole. Na tento kotouč je napojena řemenička s provázkem napínaným pružinou, přes který je poháněna tisková hlava (není zde tedy žádný konstrukčně složitý šnek ani pogumované pásky známé ze zahraničních jehličkových tiskáren).

Vzhledem k tomu, že je papír s kopírákem veden přes tiskárnu přímo, mohlo by se zdát, že je možné tisknout například na tvrdé papíry. Ovšem ve skutečnosti je tisk prováděn zrcadlově – „hřebík“ klepe do papíru, nikoli do kopíráku (to je praktické, protože v opačném případě by se kopírák ihned roztrhal). Největším záporem této tiskárny byl (kromě nutnosti relativně častého vyladění) pomalý tisk, protože v každém průchodu vozíku přes celou šířku papíru (A4) byl vytištěný pouze jediný mikrořádek. Při použití oboustranného tisku, tj. tisku prováděného jak při pohybu tiskové hlavy doprava, tak i doleva (to bylo méně přesné) se celá stránka A4 s běžným textem vytiskla za cca 10 minut, jednostranný tisk trval (celkem logicky :-) dvojnásobnou dobu. Rychlost pohybu tiskové hlavy bylo možné v určitém rozmezí měnit jedním trimrem a to dokonce do takové míry, že tisková hlava při nastavení nejvyšší rychlosti v obou krajních polohách fyzicky narážela do ostatních součástí tiskárny :-).

Obrázek 23: Detail tiskové hlavy s „hřebíkem“. Papír s kopírákem procházel mezi tiskovou hlavou a válcem umístěným cca 1 milimetr nad vlastním hřebíkem.

Někteří uživatelé si sice stěžovali na horší kvalitu tisku, ale v případě, že tiskárna byla dobře seřízena, použil se vhodný ovládací program zvyšující v případě potřeby rozlišení (viz další kapitolu), a byl použit přímopropisující papír, se kvalita blížila zahraničním devítijehličkovým tiskárnám, což byl na tiskárnu prodávanou za cenu 1500,– Kč docela slušný výkon (samozřejmě až na pomalý tisk).

Obrázek 24: Detail řemeničky určené pro pohon tiskové hlavy.

6. Elektronika tiskárny BT-100 a její řízení počítačem

Taktéž elektronika tiskárny BT-100 je pojata minimalisticky, což je ostatně patrné i při pohledu na schéma zapojení zobrazené na osmnáctém obrázku. Motory jsou řízeny přes zesilovače MBA 810 používané mj. i v audio zesilovačích. Řízení posunu papíru je jednodušší, neboť je pouze jednosměrné – je tedy použit jen jeden zesilovač zapínající či vypínající posuv papíru. Tisková hlava se naproti tomu pohybuje oběma směry, proto je její motor zapojen mezi výstupy dvou zesilovačů. Povšimněte si, že vstupy zesilovačů jsou přímo vyvedeny na vstupní konektor IN, tj. oba motory lze řídit přímo z počítače – tiskárna pro tuto činnost neposkytuje žádnou logiku. Taktéž tisková hlava je řízena přímo počítačem – krátkým pulsem přivedeným na pin IN5 se překlopí monostabilní klopný obvod, který přes výkonový zesilovač na krátký okamžik zvedne „hřebík“. Doba trvání překlopení klopného obvodu určuje délku vytisknutého bodu. Toť celá elektronika řídicí tisk – šest aktivních součástek, dva trimry, jeden kondenzátor a několik rezistorů.

Obrázek 25: Schéma zapojení tiskárny BT-100 je skutečně jednoduché.

Druhá část zapojení obsahuje (kromě stabilizátorů napětí, které jsou celkem nezajímavé) součástky, které sloužily pro vysílání některých důležitých informací zpět do počítače. Počítač totiž kvůli konstrukci tiskárny nemohl předem určit, kde se přesně nachází tisková hlava či o kolik se posunul papír (to bylo možné například u tiskárny Gamacentrum popsané příště, protože ta používala zcela odlišnou konstrukci posunu hlavy i papíru). Namísto toho se v tiskárně BT-100 nacházela dvojice kotoučů s výřezy. První kotouč byl napojen na pohon posunu papíru, druhý na pohon tiskové hlavy. Nad výřezy kotoučů byly umístěny LED, pod výřezy fototranzistory. Při otáčení kotoučů docházelo k přerušování světelného toku, který byl přes logický obvod MHB 4001 převáděn na binární signály přenášené do počítače (zcela stejným způsobem ostatně fungují i klasické „kuličkové“ myši). Počítač mohl zpracovávat čtyři typy signálů (čtyři „události“) – posun papíru o jeden mikrořádek, hrubý posun tiskové hlavy (delší zářez, tyto zářezy jsou po obvodu kotouče pouze čtyři), jemný posun tiskové hlavy (kratší zářez, těch je celkem osmdesát) a konečně doraz tiskové hlavy na začátek řádku (zde samotná tisková hlava přerušila světelný tok).

Obrázek 26: Opět vnitřek tiskárny BT-100. V popředí je jeden plošný spoj (obsahující především část pro řízení motorů), v pozadí plošný spoj druhý.

Počet jemných zářezů na kotouči (bylo jich celkem osmdesát) a počet otočení kotouče pohánějícího tiskovou hlavu (cca šest otoček) určoval horizontální rozlišení, které bylo rovno 480 bodům na šířku A4, což odpovídá přibližně 60 DPI. Ve skutečnosti však některé programy dokázaly toto rozlišení zvýšit, neboť mohly i při posunu hlavy o 1/480 šířky stránky A4 vytisknout více bodů. To samozřejmě vyžadovalo přesnější nastavení rychlosti pohybu tiskové hlavy, délky úderu (zpoždění monostabilního klopného obvodu) a většinou též jednostranný tisk (někteří uživatelé naproti tomu ručně měnili převodový poměr, nejjednodušeji zmenšením průměru řemeničky). Podobným způsobem bylo možné zvýšit i vertikální rozlišení tisku, tj. šířku, o kterou jsou od sebe vzdáleny jednotlivé mikrořádky. Je však zřejmé, že například dvojnásobné zvýšení vertikálního rozlišení vedlo k nutnosti tisku dvojnásobného počtu mikrořádků, čímž se prodloužila již tak dlouhá doba tisku na dvojnásobek – více než půl hodiny na jednu stránku A4 při jednostranném tisku.

Obrázek 27: Detail obou snímačů posunu tiskové hlavy. Levý snímač posílal do počítače informaci o hrubém posuvu (24 pulsů na šířku A4), pravý snímač o posuvu jemném (480 pulsů na šířku A4).

Tiskárna BT-100 byla zabudována i v magnetofonu SP210T, který bude podrobněji popsán v navazující části tohoto seriálu.

7. Perový plotter Alfi aneb „urob si sám“

Druhým tuzemským tiskovým zařízením, o němž se dnes zmíníme, je perový plotter Alfi. Tento velmi populární výrobek Kovopodniku Broumov byl zajímavý především tím, že většina jeho konstrukce byla sestavena z dílů stavebnice Merkur. Podobně jako další perové plottery, i Alfi obsahoval dvojici (krokových) motorů – první sloužil k obousměrnému posunu papíru, druhý pro pohyb pisátka. Oba motory se ovládaly z počítače, protože samotný plotter byl opět vybavený jen základní elektronikou. V původní sestavě bylo možné tisknout na papír šířky formátu A4 (délka byla prakticky neomezená, jediné praktické omezení spočívalo v tom, jestli bude mít plotter dostatečnou sílu pro posun papíru), ovšem díky použití Merkuru bylo možné celý plotter prodloužit (osy bylo nutné zvlášť vyrobit, protože delší se již v původní stavebnici nevyskytovaly) a umožnit tak například tisk na šířku formátu A3. Krokové motory umožňovaly posun pisátka s přesností cca 0,15 mm, což je již dostatečná přesnost na to, aby bylo možné tisknout i běžné texty a poměrně přesné grafy.

Obrázek 28: Sestavený plotter Alfi.

Asi nejzajímavější vlastností tohoto plotteru (ale i jiných nejenom tuzemských plotterů) byla univerzalita, co se týče použitých per – kromě per s tuší s různou šířkou hrotu (Centropen apod.) bylo možné použít i různé typy fixů (oblíbené byly barevné fixy s šířkou hrotu 0,5 mm), ale i propisky, tužky (pentelky) atd. Dokonce se používaly i barevné fixy s velmi tlustým hrotem při tisku různých plakátů – právě pro tyto účely se mnohdy Alfi „prodlužoval“ na větší formáty papíru – řekněte sami, u které moderní tiskárny je možné pomocí několika plechových profilů, os a šroubků zvětšit formát tisku…

8. Obsah dalšího pokračování seriálu

V následující části seriálu o architekturách počítačů budeme pokračovat v popisu tuzemských periferních zařízení určených pro připojení k osmibitovým počítačům (ať již vyráběným v ČSSR či zahraničním strojům). Především dokončíme popis tiskáren (zejména se zaměříme na dvojjehličkovou tiskárnu Gamacentrum, která byla používaná zhruba stejně často jako dnes zmíněná tiskárna BT-100) a taktéž plotterů, které se u nás velmi často používaly, mnohdy i jako náhrada maticových tiskáren (i když tisk textu a především bitmapových obrázků na plotteru je pomalejší). Zaměříme se především na perové plottery firmy Aritma, které měly mezi uživateli dobrou pověst a používaly se k mnoha účelům – jak pro běžné tisky na kancelářský papír, tak i pro tvorbu vodivých „cestiček“ na plošných spojích a někteří uživatelé dokonce namísto pera či fixy do plotteru vkládali LED a fototranzistor a vytvořili tak velmi jednoduchý skener, což bylo zařízení u nás prakticky nedostupné. Následně si taktéž popíšeme jedno zařízení, které sice původně nebylo určeno pro připojení k osobním počítačům, ale někteří uživatelé ho (z nedostatku jiných možností) používali namísto tiskárny – jedná se o mechanické dálnopisy.