Reparatie: Labover leukocytendifferentiatieteller

Op Catawiki werd onlangs een laboratoriumapparaat aangeboden dat onmiddellijk mijn aandacht trok. Het industriële ontwerp en de groene kleur, gecombineerd met de aanwezigheid van negen druktoetsen en maar liefst veertien rode LED-7-segmentdisplays, gaven het een uitgesproken jaren ’80/’90-uitstraling.

Wat mij daarnaast opviel, waren de druktoetsen van het merk ITT-Schadow. Dat waren in die tijd professionele, degelijke toetsen die veel werden toegepast in meet- en laboratoriumapparatuur. Voor mij zijn ze direct herkenbaar uit apparatuur uit de jaren tachtig en negentig — robuust, met of zonder LED, voorzien van een duidelijke klik en gebouwd voor intensief dagelijks gebruik.

Online bleek er nauwelijks iets over dit apparaat te vinden. Die onbekendheid maakte het alleen maar interessanter. Toen het bod nog ruim onder de helft van geschatte waarde stond, besloot ik mijn kans te wagen, waarna ik onverwacht als hoogste bieder eindigde.

Inspectie

De kast is volledig gesloten uitgevoerd en bevat, afgezien van het vaste netsnoer, geen enkele externe aansluiting. Geen BNC’s, geen seriële poort, geen zekeringhouder aan de buitenzijde — het apparaat lijkt bedoeld om permanent op een werkbank te staan en uitsluitend lokaal te worden bediend.

Dat wijst op een zelfstandige functie: tellen — en niets anders.

Aan de achterzijde bevindt zich een typeplaatje met onder andere het fabricaat Labover, model 460220 en een netspanning van 220V.

De sticker

Op de bovenzijde is een Franse service-/distributeursticker aangebracht. Zulke stickers zie je vaak op laboratoriumapparatuur die regionaal is geleverd of onderhouden. De polyurethaan toplaag van de sticker is na tientallen jaren verouderd en gebarsten, wat heeft geleid tot het karakteristieke craquelé-patroon.

Onder vergroting is nog leesbaar:

MATERIEL LABORATOIRE INDUSTRIE
VENTE · RÉPARATION
36 AVENUE DE LARRIEU - 31100 TOULOUSE, TÉLÉPHONE … 06 06

Dit wijst erop dat dit bedrijf fungeerde als regionale leverancier en servicepartner voor verkoop en reparatie van laboratoriumapparatuur. Op dit adres is nog steeds het familiebedrijf S.E.L.I. / SELI Équipement de Laboratoire et d’Industrie gevestigd, opgericht in 1978.

Wat is een leukocytendifferentiatieteller?

Al snel bleek dat het apparaat bedoeld is voor het handmatig tellen en classificeren van witte bloedcellen onder een microscoop: een leukocytendifferentiatieteller — een prachtig Scrabblewoord, zeker bij 3× woordwaarde.

Bij microscopische beoordeling van een bloeduitstrijkje telt een laborant doorgaans 100 leukocyten. Elke cel wordt ingedeeld in een categorie, bijvoorbeeld:

• neutrofielen
• lymfocyten
• monocyten
• eosinofielen
• basofielen
• overige / afwijkende cellen

Dit apparaat heeft zes telkanalen plus een totaalteller. Bij elke druk op één van de zes categorietoetsen wordt zowel de betreffende teller als de totaalteller (helemaal links) met één verhoogd.

Zodra de totaalteller de limiet van 50 of 100 bereikt, klinkt een pieptoon en kan de procentuele verdeling direct worden afgelezen — het aantal getelde cellen (bij 100) is dan immers gelijk aan het percentage.

Bediening

De bediening is overzichtelijk en logisch opgebouwd:

1. Zet het apparaat aan met de uiterst linkse toets (1).
2. Kies met toets (2) het maximale aantal tellingen:
   - Groene stand: tellen stopt bij 50 cellen
   - Rode stand: tellen stopt bij 100 cellen
3. Bekijk het preparaat onder de microscoop.
4. Druk bij elke waargenomen cel op de bijbehorende categorietoets (4 t/m 9).
5. Bij elke druk wordt zowel de betreffende categorie als de totaalteller verhoogd.
6. Bij het bereiken van 50 of 100 klinkt een pieptoon en wordt verdere telling geblokkeerd.
7. Druk op de rode resettoets (3) om alle tellers weer op nul te zetten en de vergrendeling op te heffen.

Oorspronkelijk gebruik

Gezien de robuuste bouw en de zichtbare gebruikssporen in de vorm van vuil is het aannemelijk dat dit apparaat intensief gebruikt is in een kleinere klinische of veterinaire praktijk.

In de vroege jaren ’90 waren geautomatiseerde hematologie-analyzers al gangbaar in grotere ziekenhuizen. Kleinere laboratoria en dierenartsenpraktijken bleven echter vaak langer afhankelijk van handmatige differentiatie onder de microscoop.

De vervuiling rond de toetsen en de thermische verkleuring op de printplaat wijzen in elk geval op langdurig en dagelijks gebruik in een minder steriele omgeving.

Viezigheid op de printplaat rondom de toetsen.

Reparatie

De electronica ontdaan van de kast

Na het openen van de behuizing blijkt de voeding verrassend eenvoudig opgebouwd:

• nettransformator
• brugrectifier (4 diodes)
• 4700 µF afvlakcondensator
• geen spanningsregelaar

Het geheel is opgebouwd met twee printplaten die via een bandkabel met elkaar verbonden zijn.
Op de printplaten staat als interne referentie “LABOVER ref 1095”.

Op basis van datumcodes op de componenten is de print te dateren na 9109 (1991 week 9). Dit bevestigd de productiedatum op het typeplaatje: 06/91 (juni 1991).

Hoofdprint

De hoofdprint bevat voeding, druktoetsen, logica en pieper. CD4011 NAND-poorten worden gebruikt voor toetsontdendering.

Displayprint

De schuin gemonteerde display print bevat de teller IC's en de 7-segment displays.

Elk cijfer wordt aangestuurd door een CD4026, die zowel een teller als 7 segment decoder bevat.

Opvallend: de displays zijn dus niet gemultiplexed — dat maakt het ontwerp overzichtelijk en goed te begrijpen, maar betekent ook continu LED-stroom en dus warmteontwikkeling.

De zwart verkleurde plekken op de hoofdprint bevinden zich rond de warmste onderdelen:  de gelijkrichter diodes (1) en een 10 Ohm 5W weerstand (2) in de retourlijn van de displayprint.

De temperatuur van deze weerstand loopt op tot 85 graden celcius, maar dit is binnen specificatie van de weerstand.

Defecten

Het apparaat werkte aanvankelijk niet ("dead on arrival"). Bij nadere inspectie bleek de oorzaak een koude soldeerlas bij de transformatoraansluiting.

De koude soldeerlas bij de trafo aansluiting

Een klassiek geval van mechanische belasting op een zwaar onderdeel. Na het vertinnen functioneerde de voeding weer correct.

Daarnaast reageerden enkele toetsen onbetrouwbaar of werd de teller soms met meerdere stappen tegelijk verhoogd. Bij mechanische druktoetsen ontstaat bij het indrukken namelijk kortstondig contactdender: het contact maakt en verbreekt in fracties van seconden meerdere keren verbinding. Om te voorkomen dat dit tot meerdere telpulsen leidt, is in de schakeling een flipflop-oplossing opgenomen die het signaal moet “ontdenderen” (debouncen) tot één nette puls per toetsdruk. In dit geval bleek echter niet de logica, maar slecht gesoldeerde toetsverbindingen de oorzaak van de storingen. Na het opnieuw doorsolderen van de toets aansluitingen op de hoofdprint functioneerden ze weer volledig correct.

Reiniging

Rondom de toetsen bevond zich een aanzienlijke hoeveelheid vervuiling: een mengsel van stof, vet en sporen van jarenlang gebruik.

De printplaat is lokaal gereinigd met isopropanol (ik gebruik hiervoor 99,9% isopropylalcohol, IPA) en zachte borstels. Daarbij heb ik voorzichtig gewerkt om opschriften en componentmarkeringen te behouden. Na reiniging zijn geen corrosiesporen aangetroffen.

Metingen aan de voeding

• Trafo secundair: 11,6 V AC
• Spanning over de elco: 11,3 V DC
• Rimpelspanning: 1,6 V AC
• Elco (4700 µF): gemeten 4,1 mF, ESR 0,24 Ω

Voor een ruim 30 jaar oude condensator zijn deze waarden nog zeer acceptabel en binnen specificatie.

Ideeën voor herbestemming

Hoewel het apparaat oorspronkelijk bedoeld is voor hematologisch gebruik, zijn er leuke alternatieve toepassingen denkbaar:

• handmatige event-counter bij experimenten
• retro scorebord
• teller voor productieaantallen
• interactief museumstuk over laboratoriumtechniek
• educatief demonstratiemodel voor CMOS-logica (CD4026 cascades)

Wat begon als een onbekend apparaat zonder documentatie, bleek een doordacht en degelijk ontworpen laboratoriuminstrument uit het begin van de jaren negentig. De eenvoudige maar robuuste CMOS-logica, de niet-gemultiplexte displays en de industrieel gedimensioneerde componenten laten zien hoe medische elektronica vóór het microcontroller-tijdperk werd ontworpen: overzichtelijk, repareerbaar en gebouwd voor langdurig dagelijks gebruik. Het apparaat werkt inmiddels weer zoals bedoeld — en vormt nu een fraai tastbaar stukje analoge laboratoriumgeschiedenis op mijn werkbank.

Upgrade: Lego ISS verlichting

In deze blog combineer ik twee van mijn passies: elektronica en Lego. Ik bouwde al eerder de Lego ISS-set 21321 en wil deze nu verfraaien met een verlichtingsset.

De International Space Station Legodoos.

De set van Light My Bricks uit 2020 sprong er voor mij uit als de mooiste optie. Hoewel deze op het moment van schrijven niet meer direct verkrijgbaar is, bieden sommige resellers hem nog wel aan.

De verlichtingset bevat:

• 12x Bit Lights (koel wit, blauw, knipperend wit)
• 3x Witte Micro Bit Lights
• 1x Witte Strip Light (warm wit)
• 5x Verdeelbordjes
• 1x Flikkereffect-bord
• 6x Verbindingskabels
• 1x USB-voedingskabel
• 12x Zelfklevende vierkantjes
• 7x Diverse LEGO®-onderdelen voor montage

Om het eindresultaat te laten zien kwam ik op het idee om de gebouwde ISS voor de TV te zetten met een fraaie ruimte achtergrond.

Opstelling voor de opname.
Een powerbank rechts voorziet de ISS van stroom.

Op de Android TV heb ik de App "AirPlay receiver Pro" geïnstalleerd, waardoor het mogelijk is om een afbeelding of filmpje te streamen vanaf een iPad. Hieronder volgt het resultaat:

De pulserende motoren van de bijbehorende space shuttle zien er geweldig uit. Minder tevreden ben ik over de relatief snel knipperende witte led op de ISS: het oogt onrustig en niet erg realistisch. Liever zie ik een rode led die af en toe oplicht, als een soort baken. (Overigens: de echte ISS heeft geen dergelijk baken.)  Ik vervang daarom de witte knipper-led door een rode micro-led en ontwerp een eenvoudige schakeling met een NE555-timer.

Het ontwerp

Op basis van de gekozen componentwaarden zal de uitgang 2,1 seconden hoog zijn en 0,23 seconden laag. Omdat de led in deze schakeling is verbonden met +5V in plaats van de gebruikelijke GND, licht de led op wanneer de uitgang van de 555 laag is. Hierdoor flitst hij kort (0,23 seconden) op en blijft vervolgens 2,1 seconden uit. Dit geeft precies het gewenste effect van een kort rood bakenlicht, zoals je dat ook bij vliegtuigen of satellieten ziet.

Om het geheel zo compact mogelijk te maken soldeer ik de componenten direct aan de NE555, dit levert niet het mooiste resultaat op. Het tijdelijke frutseltje wordt zolang met een plakstripje aan de achterkant van de ISS vastgezet. Later zal ik hier nog een fatsoenlijke PCB voor maken.

Het tijdelijke frutseltje van de firma Bak en Braad

Het eindresultaat

Hieronder het resultaat na de aanpassing van de verlichting. En nu... vliegt 'ie!

Reparatie: Amiga 500

De Amiga 500 (A500) was een populaire retro-computer die Commodore in 1987 op de markt bracht. Het was de eerste 16 bits computer van het merk en maakte gebruik van een Motorola 68000 processor. Deze processor draaide op een kloksnelheid van 7.09 MHz (PAL) of 7.16 MHz (NTSC). De Amiga 500 viel op door zijn indrukwekkende grafische mogelijkheden voor die tijd, samen met 4 PCM-geluidskanalen en uitgebreide aansluitmogelijkheden. Aan de rechterzijde is een 3,5 inch floppy drive ingebouwd met een opslagcapaciteit van 880 KB.

Het exemplaar dat ik in mijn bezit kreeg, is geproduceerd in Duitsland en heeft serienummer 811490. De behuizing vertoont een ongelijkmatige, sterk vergeelde verkleuring.
Ik sluit de Amiga aan op mijn TV via de SCART-ingang, met behulp van een kabel die onder andere verkrijgbaar is bij Amigastore.eu.
Na het aansluiten gaat de power-led wel aan, maar de Amiga start niet op: het beeld blijft zwart.

Inspectie van de Amiga

De behuizing is eenvoudig te openen door 6 schroeven aan de onderkant los te draaien en bestaat dan uit twee gedeelten waarna de bovenkant wordt losgenomen.

Het revisie 6A moederbord is geproduceerd in 1989 week 49. In onderstaande afbeelding zijn de IC's en aansluitingen benoemd.

Op de interne uitbreidingsconnector (13) is een 512 kB geheugenuitbreiding aangesloten. Deze uitbreiding bevat tevens een tijdklok, die dankzij een oplaadbare batterij de tijd blijft bijhouden, zelfs wanneer de A500 is uitgeschakeld.

De Zydec AMRAM-16 geheugenuitbreiding

De batterij is gaan lekken en heeft schade veroorzaakt aan soldeerverbindingen, printsporen en mogelijk enkele IC's, zoals te zien is op de onderstaande detailfoto's waarbij de batterij zelf al is verwijderd.

Aangezien ik deze geheugenuitbreiding niet vertrouw verwijder ik deze volledig.

De onderkant van de printplaat ziet er keurig uit: er zijn geen modificaties aangebracht en er zijn geen overbruggingsdraden (ook wel bodge wires genoemd) aanwezig en de connectors aan de bovenkant zijn vrij van roest.

Reparatie van de Amiga

Aangezien er na verloop van tijd een oxidelaagje kan ontstaan op de pennen van de IC's en de contacten van de IC-voeten, is mijn eerste stap altijd om de IC's te verwijderen en de IC-voeten in te spuiten met contactspray. Zelf gebruik ik hiervoor het merk Griffon.
De IC's kunnen erg vastzitten, daarom gebruik ik een eenvoudige IC-extractor voor de DIP-IC's.

Speciale aandacht is echter vereist voor de Fat Agnus-chip, een IC met 84 aansluitingen dat geplaatst is in een PLCC-voet (Plastic Leaded Chip Carrier). Deze voet is speciaal ontworpen om PLCC-chips stevig te kunnen plaatsen. De enige juiste manier om dit IC probleemloos te verwijderen, is met behulp van een speciale PLCC-extractor.

Links een eenvoudige IC extractor. Rechts een speciale PLCC-extractor

In de PLCC-voet zijn diagonaal sleuven aangebracht waarin de extractor kan worden geplaatst. Het is hierbij van groot belang om geen wrikkende beweging te maken met de PLCC-extractor. Laat de extractor zijn werk doen door enkel de zijkanten in te knijpen; de metalen haken tillen het IC dan omhoog. Het komt soms voor dat wanneer de uitgeoefende krachten te groot zijn, de PLCC-voet splijt en deze in zijn geheel vervangen moet worden en dat is nogal een lastige desoldeer klus.

         De PLCC IC voet ten behoeve van de Fat Agnus met maar liefst 84 aansluitingen

Tijd om het resultaat te bekijken - en voilà: na het terugplaatsen van de Fat Agnus verschijnt er weer beeld. De A500 vraagt om de opstartdiskette en start deze correct op. Na het laden van een spel blijkt ook het stereogeluid probleemloos te werken.

Toch wil ik weten of de geheugenuitbreiding van invloed was. Zodra ik die weer aansluit, verschijnt er opnieuw een zwart scherm bij het opstarten. Er blijkt dus sprake van een dubbele foutoorzaak. Met het beeld hersteld en de uitbreiding losgekoppeld, begin ik aan verdere tests. Hiervoor gebruik ik de Amiga Test Kit-software van Keir Fraser.

Als eerste test ik het geheugen, deze verloopt goed, er worden geen problemen gevonden.

Keyboard

De Amiga’s zijn geproduceerd met keyboards van drie verschillende merken: Mitsumi, Samsung en Hi-Tek. Die van Mitsumi komen het vaakst voor, die van Hi-Tek zijn alleen in de eerste serie gebruikt. Door een van de keycaps te verwijderen, is direct te achterhalen welk merk keyboard is gebruikt.

Links een Mitsumi keycap en rechts een van Samsung. (bron foto: Amigaclub.be)

De Mitsumi keycap heeft een vierkante stam en de Samsung een rechthoekige, daardoor zijn deze keycaps niet uitwisselbaar! Mijn toetsenbord is van Mitsumi.
Na het testen van alle toetsen werkt alleen de linker Alt-toets niet.

Ik schroef een groot aantal schroeven los en verwijder de metalen afdekplaat van het toetsenbord waardoor het toetsenbordfolie zichtbaar wordt.

De rode cirkel geeft de locatie van de linker Alt-toets aan. Omdat dit de enige toets is die niet functioneert, focus ik mijn onderzoek op het bovenste contact binnen de cirkel. Om het spoor nauwkeurig te volgen, zonder de draad kwijt te raken, plaats ik bij elke richtingsverandering rode puntjes in de afbeelding. Deze puntjes leiden me uiteindelijk naar de juiste connectoraansluiting rechtsboven. (De rode puntjes zijn alleen zichtbaar wanneer je de afbeelding hierboven vergroot.)

Met een multimeter controleer ik het spoor en stel vast dat het daadwerkelijk onderbroken is. Nieuwsgierig naar de exacte locatie volg ik het spoor onder een microscoop, waar ik uiteindelijk de breuk ook visueel ontdek.

Microscoop opname van de onderbreking in het spoor

Dit spoor zit opgesloten in het folie, reparatie is daardoor lastig en besluit daarom een nieuw reproductie folie te bestellen bij Sintech Duitsland.

Boven de originele folie, onder de reproductie

Wat direct opvalt, is dat de koolstofhoudende vlakjes waarmee de toetsen contact maken kleiner zijn dan die op het originele folie. Ik plaats het folie terug en test opnieuw alle toetsen. De linker Alt-toets werkt nu wél, maar in plaats daarvan functioneren de Caps Lock-toets en de bijbehorende led niet meer.
Voor de zekerheid inspecteer ik ook de toetsen zelf. Ze blijken bedekt met stofdeeltjes die de contactweerstand kunnen verhogen. Ik maak ze schoon met water en een tandenborstel.

uitvergroting van het geleidend rubber van een toets

Wanneer ik de twee folies over elkaar leg (de nieuwe folie aan de onderkant), zie ik dat de vlakjes voor de Caps Lock-toets en led iets verschoven zijn ten opzichte van het origineel.

Bovenste cirkel t.b.v. de capslock led en de onderste cirkel voor de toets

Om te experimenteren met het vergroten van de contactvlakjes, besluit ik een stift met geleidende inkt te proberen. Op Amazon vond ik een stift van Chinese makelij, gevuld met metallic nikkelpoeder. Volgens de beschrijving kun je er circuits op papier mee tekenen - ideaal voor een test.

Het contactoppervlak is vergroot met behulp van de stift

Optisch ziet het er veelbelovend uit; de metaaldeeltjes zijn goed zichtbaar. Toch blijkt uit herhaalde tests dat het nog steeds niet werkt. Zelfs een getekend spoortje op papier levert geen meetbare geleiding op. Het experiment is dus mislukt. Deze pen met "geleidende" inkt raad ik dan ook af. 

De enige echte oplossing blijkt het vinden van een vervangend folie met exact dezelfde layout. Gelukkig vind ik er één bij het Ierse bedrijf Sordan. Let wel: dit bedrijf biedt meerdere varianten aan. Ik kies een folie met exact hetzelfde typenummer als het origineel: 56 A619A. Na het plaatsen blijkt alles perfect te functioneren. Al met al was het een prijzige reparatie voor slechts één toets, maar ik heb er veel van geleerd over wat werkt - en wat niet.

Muis en Joystick poorten

De originele Amiga Tank-muis had een DE-9 aansluiting en was niet compatibel met andere computers. Mijn voorkeur gaat uit naar een optische muis. Gotek.nl biedt een handige interface die, met de juiste jumperinstellingen, zowel voor een Amiga als een Atari ST-computer gebruikt kan worden in combinatie met een (optische) PS/2 muis. Niet alle merken optische muizen werken dus dat is simpelweg een kwestie van uitproberen.

PS/2 Muis adapter van Gotek.nl

Beide DE-9 poorten blijken probleemloos te werken.

Floppy drive 

Na het reinigen van de koppen met isopropanol test ik de interne drive met de Amiga Test Kit. Zowel lezen als schrijven verloopt zonder problemen.

De leestest: een 0 in een groen vlakje betekent correct gelezen

Ik controleer ook de onderlinge uitlijning tussen de twee koppen.

Hiermee worden de 80 sporen van de twee koppen vergeleken. Een "." betekent dat beide sporen (boven en onder) correct kunnen worden gelezen vanaf hetzelfde te kiezen spoor. Afstelling is in mijn geval niet nodig.

Externe floppydrive poort

De externe floppy drive poort test ik met een Gotek drive die met een converter van Gotek.nl wordt aangesloten. Een Gotek drive is een moderne vervanging voor traditionele floppy drives. Het is een USB-gebaseerd apparaat dat ontworpen is om de functionaliteit van een floppy drive na te bootsen, maar in plaats van fysieke floppy disks gebruikt het USB-sticks om bestanden te lezen en te schrijven.

Gotek Drive met een converter van Gotek.nl

De externe floppydrive poort werkt perfect.

Cosmetische verbeteringen

De Amiga-behuizing is erg onaantrekkelijk, net zoals de vergeelde toetsen van het toetsenbord. Er is een mogelijkheid om deze te bleken met behulp van een proces genaamd retrobright, waarbij waterstofperoxide wordt gebruikt. Dit proces is echter belastend voor het milieu en de resultaten zijn wisselend. Bovendien zal de vergeling na verloop van tijd meestal weer terugkeren. Ik kies voor aanschaf van een reproductiekast en reproductie keycaps, verkrijgbaar bij A1200.net.

De nieuwe behuizing biedt diverse voordelen. Naast ruimte voor USB-aansluitingen ondersteunt deze niet alleen de originele moederborden, maar ook moderne alternatieven zoals een Raspberry Pi of een Apollo V4 SA-bord.

Nu worden de reproductie keycaps met een US-layout geplaatst. De grote toetsen hebben als extra een metalen beugel. Deze kan van de toets worden losgehaakt door de toets op zij te schuiven. Het lastigste is de grote enter toets omdat deze met twee metalen beugeltjes vast zit die haaks op elkaar staan. Het beste is om de enter toets weer als eerste terug te plaatsen omdat er dan nog voldoende ruimte rondom de toets aanwezig is.

De Amiga 500 in een nieuwe reproductiekast en voorzien van nieuwe reproductie keycaps

Conclusie

Een slechte contactverbinding van het Fat Agnus IC in de PLCC voet en een defecte aangesloten geheugenuitbreiding zorgden ervoor dat de Amiga 500 niet opstartte – een dubbele foutoorzaak dus. Het hoeft niet altijd om defecte componenten te gaan; simpele contactproblemen vormen een veel voorkomende foutoorzaak.
Zowel het toetsenbord folie van Sintech alsmede de Chinese geleidende inktstift via Amazon kan ik niet aanbevelen. Het gebruik van een reproductiebehuizing en reproductiekeycaps van A1200.net geven de Amiga weer een frisse, nieuwe uitstraling.

Toepassing: De Cardputer van M5Stack

Het Chinese bedrijf M5Stack richt zich vooral op Internet of Things (IoT) oplossingen en heeft in oktober 2023 een kleine computer uitgebracht ter grootte van een credit card onder de naam Card Computer of kortweg Cardputer. Deze is voorzien van een toetsenbord met 56 toetsen, een 1.14 inch TFT scherm met een resolutie van 240x135 pixels en een verwisselbare computer module. De bijgeleverde computer module is de M5StampS3 die een Dual-Core ESP32-S3FN8 microcontroller bevat en wordt geklokt op maximaal 240 MHz.
Extra ingebouwde functionaliteiten zijn: Wi-Fi, Bluetooth, I2S speaker, digitale microfoon,  infraroodzender, MicroSD/TF kaart aansluiting en twee oplaadbare batterijen. Het geheel kost slechts $29.90.

De Cardputer. Rechtsboven de computer module met USB-C aansluiting

De behuizing is te openen door de twee M2 hex boutjes los te draaien.

Links de bovenkant van de behuizing, rechts bovenkant printplaat

De printplaat rechts bevat een 401525 LiPo oplaadbare batterij voor backup.

Links de onderkant van de printplaat, rechts de onderkant van de behuizing

De onderkant van de printplaat bevat uitleg over hoe de voeding en batterijen zijn aangesloten en in de onderkant van de behuizing rechts is een grotere 602866 LiPo oplaadbare batterij geplaatst.

Toepassingen

De Cardputer is ontworpen voor gebruikers die een veelzijdig klein formaat apparaat zoeken en breed inzetbaar is voor o.a. prototyping van creatieve projecten, ook dankzij de verschillende aansluitmogelijkheden. De belangrijkste aansluiting is de Grove-connector, die zich aan de linkerkant bevindt. Deze gestandaardiseerde 4-pins I2C GPIO-aansluiting maakt het mogelijk om externe modules, zoals sensoren, camera's, servo-aansturingen en meer, eenvoudig te verbinden.

Een Grove kabeltje

Het Eindhovense bedrijf TinyTronics biedt een breed assortiment aan modules die over een grove aansluiting beschikken. Deze modules worden standaard met een Grove-kabeltje geleverd.

Leuk detail zijn de gaten aan de achterkant van de Cardputer met een Lego-vormfactor die gebruikt kunnen worden om externe modules vast te zetten of onderdeel te maken van een Lego project. Gebruik hiervoor Technisch Lego pin onderdeel "3673 - Technic, pin" of "2780 - Technic, pin stroef."

De Cardputer wordt ook wel gezien als de goedkope variant van de zgn. Flipper Zero, die door  pentesters, techneuten, ethische hackers en hardwarehobbyisten wordt gebruikt.

Firmware

Standaard is er demo-firmware op de Cardputer geflashed, waarmee diverse functies worden gedemonstreerd, zoals o.a. een audiorecorder, Wi-Fi netwerk detectie en een chat programma.
De actieve Cardputer development community heeft de nodige firmware beschikbaar gesteld, waaronder de handige M5Launcher. Deze firmware maakt het mogelijk om eenvoudig verschillende applicaties te selecteren en te laden vanaf een SD-kaart (.bin bestanden), of om direct firmware te downloaden en installeren vanuit de M5Burner-repository. Niet alle firmware bevat de code om samen te werken met de M5Launcher, een voorbeeld hiervan is het spel Doom die dan in plaats van M5launcher moet worden geflashed.

Ga voor installatie naar https://bmorcelli.github.io/M5Stick-Launcher/flash0.html, verbind de Cardputer via USB met de PC en selecteer "M5Stack - Cardputer". De M5Launcher firmware wordt nu geïnstalleerd op de Cardputer.

Uitgebreide documentatie is beschikbaar op de website van de maker. Daarnaast is een wiki te vinden op: https://cardputer.wiki/getting-started.html

Op deze site is een overzicht te vinden van M5 firmware: https://bmorcelli.github.io/M5Stick-Launcher/m5lurner.html Let op, niet alle firmware is geschikt voor de Cardputer.

In de onderstaande tabellen is een selectie weergegeven van firmware die werkt op de Cardputer in combinatie met de M5Launcher. De downloadlinks bieden .bin-bestanden die op de SD-kaart geplaatst kunnen worden. Geef deze bestanden direct na het downloaden een herkenbare naam.

Firmware	Download	Github
Audio stream server: Stream je microfoon	download	github
Audiospectrum: Grafische spectrum analyser	download	github
Bluetooth Mouse/Keyboard	download	github
Bruce: Set hackingtools	download	github
CardskimmerDetector	download	github
Dados GPS: GPS demo	download
Display_off: Zet display uit tijdens opladen	download	github
Evil-Cardputer: set hackingtools	download	github
I2C-Scanner	download	github
LegoTrainControl	download	github
Lego Power functions IR remote	download
Marauder	download	github
Marauder GPS	download
MicroCOM: Seriele UART communicatie	download	github
Mini Winamp: MP3 speler	download	github
Nemo: set hackingtools	download	github
Resistor Color Code	download	github
RF433ANY: RF433 signaal decoder	download	github
RFIDCopy: Kloon MIFARE RFID	download	github
System Monitor: Computer resources (alleen Linux)	download	github
TV-B-Mine: Infrarood TV afstandsbediening	download
TV Remote: Infrarood TV afstandsbediening	download	github
User Demo Plus: verbeterde demo	download	github
WebRadio Dutch: Web radio met Nederlandse stations	download	github

Enkele spellen

Spel	Download	Github
A connect 4 game	download	github
Conways Cardlife: Game of Life	download
Gameboy: Gameboy emulator	download	github
Minicar: Auto dashboard simulatie	download	github
MiniGotchi:	download	github
Snake	download
Spacewars	download	github

Conclusie

De Cardputer blijkt een compacte, veelzijdige computer die speciaal is ontworpen voor ontwikkelaars en hobbyisten. Met zijn krachtige functies en ondersteuning voor diverse firmware biedt de Cardputer een flexibele basis voor projecten zoals IoT-toepassingen, automatisering en prototyping. Dankzij de integratie met de M5Launcher en uitgebreide documentatie, is het eenvoudig om snel aan de slag te gaan en creatieve ideeën tot leven te brengen.

Bouw: De RVPC, een RISC-V computer voor maar €1

Het Bulgaarse elektronica bedrijf Olimex heeft een bijzonder voordelig RISC-V computerbouwpakketje op de markt gebracht voor slechts één euro (excl. BTW).
De kern van dit systeem is de CH32V003J4M6 processor van het Chinese bedrijf WCH (Jiangsu Qin Heng). Deze 32-bit RISC-V2A processor draait op een kloksnelheid van 48 MHz en is uitgerust met 2 KB SRAM en 16 KB Flash-geheugen. De afmetingen (exclusief pootjes) zijn slechts 3.9 bij 5 mm. Op de Chinese markt kost deze processor nog geen 3 cent per stuk.

De CH32V003J4M6 processor met slechts 8 aansluitingen (SMD)

De RVPC is uitgerust met een 5V-aansluiting, een PS/2 connector voor het toetsenbord en een 15-pins Sub-D connector voor de aansluiting van een VGA-monitor. Daarnaast is de RVPC voorzien van een buzzer en een LED die dient als indicatie voor de voeding.

Gezien het beperkte geheugen en de aansluitingen van deze processor zijn de mogelijkheden niet enorm, waardoor het vooral een educatief doel heeft: leren programmeren met RISC. Desondanks is het team erin geslaagd om VGA-routines te ontwikkelen en software te creëren, zoals een WOZMON-achtige monitor en spellen zoals b.v. Tetris en Towers of Hanoi.

Het bouwpakket

Het bouwpakket bestaat uit een printje (Rev. B) van slechts 3 bij 5 cm en de benodigde onderdelen:

De onderdelen en printplaat aan beide zijden

1x 100nF 25V: C1
1x 1N4148: D1
1x HN1x2: PGM/DBG1
1x MDR6_MINI-DIN,PS2: KBD1
1x PWRJ-2mm (YDJ-1134): PWR_JACK1
1x LED 5MM RED: PWR_LED1
4x 2k 1/8W: R1, R5, R6, R8
3x 470R 1/8W: R2, R3, R4
1x 100R 1/8W: R7
1x Speaker QMB-09B-03, SPK1
1x 2N3904,TO-92: T1
1x CH32V003J4M6 SOIC-8: U1
1x VGA15-3.08-14.5T: VGA1

Microscoop opname van de gesoldeerde chip

De voorgeprogrammeerde CH32V003J4M6 processor is een SMD onderdeel en daardoor ook het lastigste onderdeel om te solderen vanwege de hele kleine pootjes. Ik beschik niet over een hotplate of een heatgun en heb nog nooit met tin-houdende soldeerpasta gewerkt dus probeer ik een poging te wagen met een soldeerbout gebruik makend van 0,8mm soldeertin. Ook gebruik ik kontakt soldeerpasta van Stannol voor een goede warmte overdracht.

Het soldeerwerk kan beter, maar ik ben niet ontevreden over het resultaat. 

Voor de zekerheid meet ik na of er geen sluiting zit tussen de pootjes onderling.

Bij de rest van de onderdelen gaat het solderen probleemloos, het is wel opletten op de polariteit van de diode, led en buzzer. Het solderen op de zgn. groundplane en de metalen onderdelen van de connectoren vragen wel veel warmte van de soldeerbout om het tin goed te laten vloeien.
Als laatste wordt een keus gemaakt voor de weergave kleur door een of meerdere soldeerbruggen te sluiten met een kloddertje tin.

Ik kies voor groen (GRN1) om het retrogevoel te versterken.
Volgens Olimex is het project geschikt voor beginners en mensen zonder soldeerervaring maar daar ben ik het niet mee eens. Dit is wel degelijk een klus voor gevorderden.

Het eindresultaat van de RVPC

Testen van de RVPC

Ik sluit de RVPC linksonder aan op een lab voeding, ingesteld op 5V en stel voor de zekerheid een stroombegrenzing in van maximaal 200 mA. 

Linksboven sluit ik een PS/2 toetsenbord aan en rechts een 15 polige VGA kabel die verbonden is met een TV die over een VGA aansluiting beschikt. Na het inschakelen van de voedingsspanning blijkt het stroomverbruik slechts 52 mA te bedragen en verschijnt bijna direct het voorgeprogrammeerde RVMON monitor programma waarmee het geheugen kan worden uitgelezen, weggeschreven en software kan worden gestart.

Geen strak beeld op de TV

Het geleverde videosignaal is 800x600@75Hz maar aangezien de beschikbare hoeveelheid geheugen slechts 2k is, heeft Curtis Whitley nogal wat trucs uitgehaald om de VGA routines passend en werkend te krijgen. Maximaal 17 regels van 22 tekens worden weergegeven in de RVMON monitor en volgens opgave zou een resolutie van 320 x 200 pixels mogelijk zijn. Het beeld is niet rotsvast zoals hierboven te zien is, maar goed leesbaar en het is ontzettend knap om dit met deze beperkte processor en zonder grafische chip überhaupt voor elkaar te krijgen. Wellicht is de stabiliteit van het beeld nog te verbeteren door het beter reinigen van de nog aanwezige flux, of gebruik te maken van een kristal oscillator om de klok stabieler te krijgen.

Beschikbare software

De software (en hardware) is opensource en beschikbaar gesteld via GitHub. Hier zijn de spellen te vinden en zijn ook de handleiding en het KiCad schema te downloaden. Verder kun je in deze andere GitHub repository voorbeeld software vinden voor de CH32V003 chipfamilie.

De RVPC wordt geprogrammeerd via een tweepolige aansluiting gemarkeerd met label PGM/DBG1 op de printplaat. De handleiding geeft aan hoe in een Linux omgeving m.b.v. onder andere Python een ESP32-S2-DevKit-Lipo-USB development board kan worden ingericht als programmeer apparaat voor de RVPC.
Het geheel ziet er behoorlijk complex uit en bovendien werk ik niet in een Linux omgeving. Op het moment dat ik een eenvoudige manier heb gevonden om software vanuit een Windows omgeving naar de RVPC te sturen dan zal ik dit blog later bijwerken.

Conclusie

Al met al een leuk en goedkoop zelfbouw project waarbij de focus ligt op het leereffect van zowel het bouwen (voor mij de eerste keer een SMD component gesoldeerd) alsook het leren programmeren met de RISC-V instructieset. Er is bovendien heel wat creativiteit nodig om leuke software te schrijven die past binnen de beperkte geheugenruimte.