jueves, 10 de marzo de 2016

Guia completa de los MOD con interruptores para la Sega Saturn (Primera parte)

Índice de entradas de MODs para la Sega Saturn.
Con Interruptores: Parte 1      Parte 2   
Sin interruptores: Sencillo    Con micro   Mi versión


Este documento es una traducción del magnífico y extenso artículo  Método completo con interruptores para la Sega Saturn  escrito en francés por iGREKKESS en la página SegaKore el 25/06/2005.

Se ha introducido algún añadido y ligeras modificaciones para adaptar mejor el lenguaje al español coloquial, así como renumerado los apartados de otra forma que creo un poco mas clara. El artículo original está dividido en cuatro partes pero yo lo haré en dos, la parte teórica en esta entrada (apartados 1 y 2) y la parte práctica en la siguiente (apartados 3 al 5).

Indice

1. Introducción

2. Técnica
2.1. Los diferentes modelos de Sega Saturn
2.2. Versiones de placas base
2.3. Chips de desbloqueo e historias con los pines
2.4. El caso de las Saturn modelo 1, versión PAL
2.5. Componentes 315-xxxx, puentes, BIOS y códigos de zona
2.6. Puentes : localización y disposiciones
2.7. Puentes: ¿pista o resistencia? ¿Cortar o no cortar?

3. Modificaciones: algunas "soluciones" posibles
3.1.1. Solución únicamente para la frecuencia
3.1.2. Cambio de frecuencia: para las Saturn modelo 1, versión PAL
3.1.3. Cambio de frecuencia: para las Saturn modelo 2 PAL, Rev. VAx
3.2. Solución Todo-con-4-interruptores: la solución mas bárbara
3.3. Solución Todo-con-2-interruptores: la solución intermedia
3.4. Solución Todo-en-1-interruptor: ¡EL TOPE!
3.5. SW4, la gran broma de las Saturn
3.6. Solución switch-less: ¿La solución definitiva?

4. Agradecimientos

5. Enlaces

1. Introducción

He aquí una guía que espero que, definitivamente, aclare las cosas claras sobre el MOD con interruptores para la Sega Saturn, indicar de manera precisa su funcionamiento real en la selección de zonas, y dar herramientas con las que realizar la modificación según tus expectativas y posibilidades, ya que en efecto la Saturn es un mucho más compleja que una Mega Drive, ¡y por lo tanto tiene muchas opciones disponibles!...

Esta guía asume que ya estás familiarizado con los MOD con interruptores en consolas (al menos las de Sega), tienes conceptos de electrónica y conoces los motivos para dicha modificación (juegos de importación, compatibilidad de frecuencias para juegos optimizados, reducción de las bandas en la pantalla, etc.).

No esperes un tutorial que te indique en detalle como se efectúan las soldadura, en la Saturn hay muchas soluciones posibles, es el aspecto teórico el que se abordará y estará mas extensamente explicado solo un sistema: el all-in-1-switch ("todo en uno solo interruptor").

Este documento, obviamente, se centrará principalmente en las consolas PAL, puesto que las Saturn USA no tienen gran interés para los jugadores europeos, y las Saturn japonesas son piezas bastante caras y se debe pensar dos veces antes de modificarlas (¿es buena compra una Saturn JAP para modificarla y usar juegos PAL?)...

2. Técnica

Como excepción en esta guía, !el capítulo técnico es el más desarrollado y el más importante!

2.1. Los diferentes modelos de Sega Saturn

Para empezar, es importante conocer nuestro "modelo" de Sega Saturn.

Como en el caso de anteriores consolas de Sega, la Sega Saturn fue también objeto de varias revisiones en sus componentes, incluyendo no solo su placa base (los primeros modelos tenían problemas de calentamiento) o el reproductor de CD, sino también en su diseño.

Estos cambios en el diseño y la arquitectura interna de la consola no fueron muy grandes, Sega nunca se tomó la molestia de diseñar un auténtico "Saturn 2", como lo hizo con la "Master System 2" o la Mega Drive 2", por eso que hablamos en su lugar de la "Saturn modelo 1" y la "Saturn modelo2".

Específicamente, la distinción entre los dos modelos de Saturn es relativamente simple y se caracteriza por los siguientes parámetros:


Tabla 1 Modelo 1 Modelo 2
Diseño Botones ovales Botones redondos
Presencia del
led ACCESS
Presente Ausente
Ancho del BUS de
datos del CD-Rom
20-pins 21-pins
Presencia de chip de
64/32-pins en el CD-Rom
No Si

En algunos sitios dicen que la Saturn Modelo 1 tienen la placa de los puertos para los mandos separada de la placa base, lo que no es correcto ya que de hecho hay Saturn modelo 1 (japonesas) con los puertos directamente en la placa base (como la mayoría de los modelos de Saturn 2).

Ejemplos en imágenes:

Saturn modelo 1 JAP
Modelo Nº HST-3200

Saturn modelo 1 PAL
Modelo Nº MK-80200-50

Saturn modelo 2 JAP
Modelo Nº HST-3220

Saturn modelo 2 PAL
Modelo Nº MK-80200A-50

2.2. Versiones de placas base

Como se mencionó anteriormente, existen varias versiones/revisiones de la placa base en los dos Modelos.

Algunos ejemplos (no todas las variantes están reflejadas aquí):


Saturn modelo 1 JAP, versión VA0 CCI

Saturn modelo 1 PAL, versión PAL
Ampliación: Existe una variante 2C
de esta placa que es casi idéntica 

Saturn modelo 2 PAL, versión PAL SD

Saturn modelo 2 JAP, versión VA6 SG

Saturn modelo 2 PAL, versión VA9

Obviamente ¡hay muchas otras versiones/revisiones!

La versión PAL parece ser la primera placa base encontrada en Europa (al menos en Francia) en el modelo de Saturn 1 PAL. Una placa base conocida por proporcionar vías sencillas para cambiar la frecuencia de trabajo (ver explicación más adelante)...

La versión PAL SD (¿SD por "Segundo Diseño"?) por su parte, es la primera revisión de placa base que se encuentra en las Saturn Modelo 2 en Europa. Esta placa base también es casi idéntica en apariencia a la versión Saturn modelo 1 PAL.

Importante: ¡la versión PAL SD también existe en modelo Saturn 1! Esta placa base es la transición entre la versión PAL del modelo Saturn 1 y la versión PAL SD de la Saturn Modelo 2; es como esta última, salvo que el indicador ACCESS está presente, el cable de datos de CD-ROM tiene 20 pines en lugar de 21, y no aparecen problemas al ser cambiada la frecuencia ...

En Europa se puede informar de que, además de la PAL SD y VA9 en las Saturn Modelo 2, las revisiones VA13 y VA7 también se encuentran a menudo. La VA13 sería la última revisión en Europa...

Por último, la Saturn Modelo 2 JAP versión VA6 SG (¿SG por "segunda generación"?) es, obviamente, equivalente a la VA7 Europea. !También podemos cambiar las fuentes de alimentación de estas placas base sin problemas!

2.3. Chips de desbloqueo e historias con los pines

Probablemente ya lo sabes, una cosa que no hace el cambio con interruptores es que !no es posible usar juegos grabados! Este tipo de modificación sólo permite el uso de los juegos de importación originales, de manera óptima, sin necesidad de un cartucho de tipo Action Replay.

Para usar copias de seguridad solo existe la solución del swap o la del chip de desbloqueo (modchip) que se monta en el bus de datos entre la placa base y el reproductor de CD en la consola. Si está interesado en jugar con copias de seguridad, tenga en cuenta la cuestión de "la cantidad de pins de la consola" !la historia de los 20/21-pin y los 32/64-pin!

De hecho, en función a los modelos de Saturn y revisiones de la placa/reproductor de CD, vamos a hablar del números de pins del bus de conexión del CD (20 pines para el modelo de Saturno 1 y 21 pines para Saturno el modelo 2, ref.: tabla 1), pero también de la existencia o no y del número de pines de un chip (32 pines o 64 pines de acuerdo con las revisiones) presentes en las últimas versiones del modelo Saturn 1 (PAL SD en particular) y en todos los Saturn modelo 2, a nivel de la unidad de CD-ROM.

Estos dos parámetros son obviamente importantes ya que el chip se coloca "entre" la placa del reproductor de CD y la consola, y en algunos de ellos se necesita soldar un hilo adicional en el chip antes mencionado (32/64-pin).

Algunas placas de desbloqueo soportan mal los 64 pines y otras lo soportan a la perfección, por lo que ¡olvide los rumores acerca de la imposibilidad de desbloqueo con los 64-pins!


Ejemplo de componente de 64-pins encontrado en las
Saturn modelo 1 y modelo 2 PAL rev. PAL SD

Ejemplo de componente de 32-pins encontrado en las
Saturn modelo 2 rev. VA9 (PAL) y VA6 SG (JAP)

Esta información no tiene relación directa con la modificación con interruptores de la consola, pero pueden ser de ayuda para identificar mejor el modelo de su Saturn.

2.4. El caso de las Saturn modelo 1, versión PAL

Debemos advertirlo en este momento: si es dueño de una Saturn modelo 1 PAL (Modelo Nº MK-80200-50), con una placa base versión PAL, puede verse bloqueado cerca de la meta ...

Mientras que el método convencional no representa ningún problema para el cambio de país (cambio de zona), en este modelo de Saturn la frecuencia es otra historia; aplicando el método utilizado para otras Saturn obtenemos una anomalía en la pantalla, con una imagen que pierde por completo su sincronización (desplazándose por el televisor) y un silbido extraño producido por la consola... Así que mucha gente (incluido yo inicialmente) puede creer, lógicamente, !que en este modelo no era posible cambiar la frecuencia con interruptores!

Sin embargo, hemos encontrado la forma de sortear el problema y también tuvimos éxito en estos modelos con el cambio de frecuencia. Desafortunadamente, en este caso, ¡un problema oculta otro!...

El segundo problema es que la manipulación a efectuar para el cambio de frecuencia correcta en estas Saturn, es una manipulación de alto nivel (léase: peligrosa), ¡está lejos de ser accesibles a los principiantes! También, a menos que seas un as del pirateo o conozcas a uno, yo no aconsejaría tentar al diablo con el riesgo de estropear una consola para nada (porque esto es lo que te espera si fallas)...

Puedes juzgar si eres capaz a la luz de la explicación dada en el capítulo siguiente y en vista de su nivel electrónico, pero en caso de duda, piensa en invertir en un Action Replay (un cambio de país por interruptor por sí solo es de interés muy limitado, ¡usa la cabeza!), ¡o incluso en una Saturn modelo 2!

Nota: esto no se aplica a las Saturn modelo 1 con tarjeta versión PAL SD base.

2.5. Componentes 315-xxxx, puentes, BIOS y códigos de zona

Como anuncié al principio, es recomendable que ya estés familiarizado con el cambio por interruptores en las consolas Sega, y tengas conceptos básicos de la electrónica, ya que ¡lo que sigue tiene bastante del campo de la electrónica digital y la lógica combinatoria!

La Sega Saturn utiliza un sistema bastante complicado para configurar su zona. De hecho, es una especie de mezcla del sistema de la Mega Drive utilizando dos pares de puentes, y el Mega-CD utilizando una BIOS, aunque a diferencia de este último en que hay una versión de BIOS para cada zona, la BIOS de la Saturn es mucho más flexible mediante el uso de unas zonas de codificación tratados por un chip de Sega de la familia 315-xxxx y definidos por 4 parejas de puentes (8 puentes en total). Para la frecuencia, como la Mega Drive, la Saturn utiliza un par de puentes para definirla a 50 o 60 Hz, a través de otro chip de Sega 315-xxxx. La configuración de la frecuencia es por tanto independiente de la zona, pero se ajustan a la par dependiendo de esta última.

Los pares de puentes y chips Sega 315-xxxx que entran en consideración son los siguientes:

Tabla 2   Señal de Puentes Nombre Chip
Frecuencia : JP1/JP2  f 315-5744, pin 79
Zona : JP6/JP7
JP8/JP9
JP10/JP11
JP12/JP13
bit 0
bit 1
bit 2
bit 3
315-5964, pin 5
315-5964, pin 6
315-5964, pin 7
315-5964, pin 8

Nota : JP2 puede estar marcado como R29 en algunas placas base.

Los números de pin del chip Sega 315-xxxx asociado con cada par de puentes nunca cambian, sin embargo las referencias de estos componentes pueden cambiar. También encontramos que siempre se asocia con la frecuencia el chip Sega 315-5744, pero para la zona se pueden encontrar referencias diferentes: 315-5964 (placas VA6 SG JAP y VA7 PAL), 315-5690 (placas VA0 CCI JAP, PAL), 315-5890-02 (placas PAL SD, VA9 PAL), etc...

Por eso cada par de puentes se asoció con un bit de estado (fbit 0bit 1bit 2bit 3 ). Cada bit representa el estado de un pin del chip Sega 315-xxxx directamente relacionado con el par de puentes involucrados, y sólo puede tomar los estados lógicos "0" (0 voltios) o "1" (+5 voltios). Estos bits de estado se utilizarán más adelante en la tabla de codificación de las áreas y en los diferentes modelos.

Para cada par de puentes, según si es un puente o el otro el que está "seleccionado", se aplica la lógica como "0" o "1" al bit de estado asociado, como se explica en el siguiente diagrama:

Esquema 1     
Ejemplo: en el caso de la pareja JP6/JP7, asociado con el bit 0,
si se selecciona si JP6 se envía un "1" lógico (+5 voltios) al bit 0,
ubicado en el pin 5 del chip Sega 315-5964, y si se ha seleccionado
JP7, en cambio envía un "0" lógico (0 voltios).

Nota: ¡la disposición de los puentes anteriormente presentada no es
 representativa de como se encuentran en la consola!

A partir de esto, entonces podemos señalar a la siguiente tabla de verdad:

Tabla 3,
códigos
de zonas
bit 3
JP12/JP13
bit 2
JP10/JP11
bit 1
JP8/JP9
bit 0
JP6/JP7
Zona Valor
Hexa
AMPLIACIÓN
En otras Web
0 0 0 0 no usada 0
0 0 0 1 Japón 1 Japón
0 0 1 0 Taiwán, Filipinas 2 Asia NTSC
0 0 1 1 no conocida 3
0 1 0 0 USA, Canadá 4 USA
0 1 0 1 Brasil 5 Resto de América NTSC
0 1 1 0 no conocida 6 Corea
0 1 1 1 7
1 0 0 0 8
1 0 0 1 9
1 0 1 0 A Asia PAL
1 0 1 1 B
1 1 0 0 Europa C Europa
1 1 0 1 D Resto de América PAL
1 1 1 0 E
1 1 1 1 F
Sistema de colores inspirado por GameSX.com
f
JP1/JP2
Frecuencia
0 50Hz
1 60Hz

Si entiende la Tabla 3 y se es observador, sin duda se nota que para las 3 zonas de interés, a saber Europa, USA y Japón (las otras son poco útiles en Europa), el bit1 está siempre en estado lógico "0" (0 voltios), ¡lo que permitirá una importante simplificación en la modificación!

Ejemplo: así están ubicados los puentes de configuración de una Saturn PAL...

Esquema 2:
Configuración
de puentes de
una Saturn PAL

El hecho de que la conversión hexadecimal de cada zona aparece en la Tabla 3 no es una coincidencia, ya que está incluido en la interfaz de usuario de la consola (pantalla de "Ajustes del sistema"), además de la frecuencia, como se muestra en estas capturas:


NTSC-1 : configuración Saturn japonesa.
JP1, JP6, JP9, JP11 y JP13 seleccionados.

NTSC-4 : configuración Saturn americana.
JP1, JP7, JP9, JP10 y JP13 seleccionados.

PAL-C : configuración Saturn europea.
JP2, JP7, JP9, JP10 y JP12 seleccionados.

¡Una buena manera de comprobar si la consola está correctamente puenteada!

Nota: estos valores hexadecimales también son utilizados por algunos emuladores, como el famoso Giri Giri, para definir la zona en su configuración! El índice "C" se utiliza para otras áreas además de Europa.

Así, la BIOS de la Saturn hace una comparación tonta entre "su" zona definida por los puentes y la zona presente en el área del encabezado del juego, y sólo se iniciará el juego si ambas zonas son consistentes.

Para cambiar la zona  y la frecuencia de la Saturn es suficiente cambiar la configuración de los puentes, realizando una modificación fija o una modificación variable basada en interruptores más o menos numerosos de acuerdo a sus expectativas y sus medios (¡de 1 a 4 en función del método solamente!).

2.6. Puentes : localización y disposiciones

De acuerdo con las versiones de placas base los puentes se encuentran en diferentes zonas, a veces todos en la misma cara de la placa base y otras en las dos caras. Sin embargo, nunca están lejos de los 2 componentes marcados con un círculo en rojo a continuación:

Nota : Estos componentes de Sega 315-xxx se ocupan de la frecuencia (el grande)
y de la zona (el pequeño), están siempre ubicados en el mismo lugar aproximadamente.

Algunos ejemplos de disposición de los puentes:


Saturn modelo 1 JAP, versión VA0 CCI
Todos los puentes
en la misma cara de la placa.


Saturn modelo 1 versión PAL y PAL SD
Puentes
en las dos caras de la placa.

Saturn modelo 2, versión VA6 SG JAP y VA9 PAL
Todos los puentes en la misma cara de la placa.

Una vez los puentes ubicados hay que identificar para cada pareja la toma de  +5 voltios, la de 0 voltios y la vía común (representada por el bit de estado en el Esquema 1), lo que nos lleva al Sega 315-xxxx. ¡No dudes en utilizar un medidor de continuidad y hacer un diagrama para ayudarte! Si tienes dudas y no sabe cómo encontrar los +5 voltios y los 0 voltios, recuerda comparar los puentes de configuración en las Tablas 3 y 4 con los de la consola para observar de acuerdo con el par de puentes seleccionado para cada pareja, donde están los 2 potenciales eléctricos.

En la mayoría de placas hay 2 tipos de configuración bastante común para los puentes, pero también algunas sorpresas:

Configuración 1,
pareja de puentes
alineados, la mas
frecuente

Configuración 2,
pareja de puentes
lado-a-lado, también
muy frecuente

Configuración 3,
¡la mayor sorpresa
que puedes encontrar
en la placa PAL SD
por ejemplo!

De ahí la importancia de identificar correctamente cada punto para evitar pasar 2 horas para encontrar donde lo hicimo mal, ¡o en el peor de casos hacer cortocircuito entre +5 voltios y 0 voltios!

2.7. Puentes: ¿pista o resistencia? ¿Cortar o no cortar?

Antes de emprender cualquier modificación, ¡una última cosa importante a saber que puede ahorrar mucho tiempo y energía! En función de las versiones de la placas base se pueden encontrar dos tipos de selección para los puentes:


Caso 1,
selección por
pista

Caso 2,
selección por
resistencia

La pequeña resistencia (componente de superficie) del segundo caso sirve como pull-up o pull-down en función de si se conecta, respectivamente al lado de los +5 voltios o al lado de los 0 voltios (se trata de una de pull-down en el ejemplo anterior, devuelve el bit de estado a "0" si no envía nadie nada en la parte alta). Además, no hay necesidad de tratar de cortar y aislar cualquier cosa, no es en absoluto molesto, al contrario, ¡incluso protege contra cortocircuitos y puede ahorrar un hilo en algunos casos!

El ejemplo más común es el famoso R29 (pull-down) presente en placas PAL SD como JP2, donde para el conmutador de frecuencia solo hace falta soldar 2 hilos sobre JP1, conectarse a un interruptor en una posición (cerrada) enviará +5 voltios para pasar la consola a 60 Hz f, y la otra posición (abierta) no enviará nada a f, ¡y hará pasar la consola a 50Hz a través de R29!...

En resumen y por tanto, en el momento de la modificación cuando un puente se encuentra como en el primer caso, cortar la pista limpiamente con un cúter, de lo contrario si el puente está en el segundo caso ¡no hace tiene nada que cortar!

lunes, 7 de marzo de 2016

MOD Región y Velocidad en una Saturn: Parte 4 montaje

Desarrollo del MOD:     Parte 1     Parte 2     Parte 3     Parte 4


Vamos con las fotos del montaje final, en el que se apreciará el porque de la distribución de los contactos entre las tres placas. Va en dos partes, primero el desarrollo de las placas y luego el cableado a la placa de la Saturn.

Desarrollo de las tres placas


Ubicación de los componentes en la placa, se aprecian los cables ya soldados para alimentación y jumper, y arriba y abajo hilos para la unión de las tres placas, esto es por mi idea sobre como montarlo, pero podéis cablear las placas con hilos.

La placa en la cara de soldaduras, creo que en esta foto le falta alguna línea mas. Para las uniones entre pines uso las sobras de las patas de resistencias, por tanto no tirarlas nunca por si acaso.

Aquí la unión de las placa principal y de interruptores, por eso ya se ve el porque de usar hilos, no es difícil de hacer, solo hay que calcular bien los tamaños para que quede en su sitio.

Por debajo ambas placas, en la placa de los interruptores he cableado con hilos para hacerlo mas cómodo los puentes largos.

Aquí unida la placa de LED, puesto uno para ver si cabe bien el led en su ubicación.

Placa de LED cableada a falta de ubicar los cinco led y las tres placas unidas,

Así quedan los led soldados en la placa, al final van justos y no hay que recortar nada las patas

Y aquí es como van ubicados los LED. están en la parte superior de la carcasa, y se puede poner y quitar la misma sin que haya ningún hilo unido a la parte superior. Cuesta un poco de meter todos los led pero queda muy bien, aunque aquí falta pulir el acabado de los agujeros.


Cableado

Aquí hay que encontrar los puntos donde soldar, que dependen del modelo de placa, hay varios circulando, en general se consideran de tipo 1 las de botones ovalados y de tipo 2 las de botones redondos, pero hay variantes dentro del mismo tipo aunque son muy similares dentro de cada tipo. Mi placa es de tipo 2, y pongo las tres zonas en que intervenir, dos en la parte superior de la placa y otra en la parte inferior de la misma:

Placa vista superior, arriba el de velocidad y abajo dos de los jumper de región

Vista posterior de la placa, abajo el tercer jumper de región

Jumper que he marcado como JPA, hay que cortar la unión entre las dos partes del JP7 y cablear al derecho del JP6 o el izquierdo del JP7 indiferentemente.

Jumper que he marcado como JPC y JPD, hay que cortar la unión entre las dos partes del JP11 y del JP12 y cablear al izquierdo del JP13 o JP12 indiferentemente, y al izquierdo del JP11 o JP10 indiferentemente.

Jumper que he marcado como JPV va al centro de este SW4, que está en algunas placas PAL del modelo 2 y nos facilita la conexión, y de aquí tomamos a la izquierda 5voltios y a la derecha masa.


Con esto está el MOD de región y velocidad, pero faltan dos tema de esta máquina que estába manipulada, le faltaban casi todos los tornillos de la carcasa, tenía puesto fijo el sensor de la tapa para poner en marcha el cd, le falta el botón de encendido y tiene roto el interruptor (está con un apaño para que esté siempre en marcha), y no lee los CD, hay que ajutar el láser. Eso lo dejamos a la siguiente entrada.

sábado, 5 de marzo de 2016

MOD Región y Velocidad en una Saturn: Parte 3 construcción de las placas

Desarrollo del MOD:     Parte 1     Parte 2     Parte 3     Parte 4


Modificadas las imágenes y ampliado el 07/03/2016

Vamos a construir las tres placas, primero el diseño en papel, a partir del esquema que puse en la entrada anterior, y luego el desarrollo real. A la izquierda las tres placas por la cara de componentes, a la derecha por la cara de soldaduras. De arriba a abajo led, control e interruptores.
Cara de componentes
               
Cara de soldaduras
En la cara de componentes se aprecia que hay un puente marcado en rojo en la placa de control, y los pocos componentes que usamos están marcados con colores:
  • En la placa de led: en morado las 5 resistencias de 180 Ohm y en marrón los 5 led (el lado plano hay que respetarlo). 
  • En la placa de control: 2 resistencias de 1K en color azul, un condensador de lenteja 100pF color amarillo, el chip 4002 en marrón (acordaros de respetar la marca de posición), y el puente de hilo en rojo. A la izquierda las entradas de 5voltios arriba y Masa abajo, a la derecha los cuatro Jumpers que usamos, de arriba a abajo JPD, JPC, JPA y JPV, no pongo el JPB ya que no hay que tocarlo, pero sería conectarlo a cualquier punto de masa si se quiere poner.
  • En la de interruptores: en rosa a la izquierda el de tres posiciones, y en verde a la derecha el de dos posiciones.



viernes, 4 de marzo de 2016

MOD Región y Velocidad en una Saturn: Parte 2 desarrollo del prototipo

Desarrollo del MOD:     Parte 1     Parte 2     Parte 3     Parte 4


Veamos ahora el desarrollo real del tema, se puede montar una sola placa con todo, pero yo prefiero optar por placas separadas para que sea mas modular y así buscar la ubicación que deseemos para cada cosa. Hay dos diseños diferentes, uno sin los Led con una placa mas sencilla y el que presento que sirve para usar o no les Led, podéis elegir el que mas os guste, aquí explico el de los LED

  • Montaje sin LED. Este diseño usa un chip 7404 de 6 inversores y dos placas separadas:
    1. La placa de interruptores, que es mejor cablear directamente. Es igual en los dos montajes
    2. La placa de control sin LED estará dentro de la consola, y llevará las conexiones hacia la placa base por un lado y hacia los interruptores por otro. 
  • Montaje con o sin LED. Este diseño usar un chip 4002 de puertas NOR y dos o tres placas separadas:
    1. La placa de interruptores es igual en los dos montajes.
    2. La placa de control estará dentro de la consola, y llevará las conexiones hacia la placa base por un lado, los interruptores por otro, y opcionalmente la placa de leds. 
    3. La placa de leds estará en la zona derecha de la consola. Aquí ubico los leds y sus resistencias, así si alguno no quiere poner los leds la placa de control le sigue sirviendo sin problema.
El esquema definitivo es este, está dividido en tres zonas separadas, unidas por los puntos con una letra, izquierda arriba leds y abajo pulsadores, a la derecha la placa de control. Utilizo el truco de que uniendo las dos entradas de las puertas obtengo un inversor, y así con un chip de puertas NOR consigo ambas prestaciones, la puerta de arriba no se usa, pero como mandan los cánones se conecta su entrada a masa.

MOD Sega Saturn de región y velocidad con led indicadores
Antes de montar el circuito lo he probado en una placa de prototipos, y me he asegurado de que realmente funciona el diseño que he efectuado, una vez probado y visto que funciona desarrollaré la placa definitiva y os digo como hacerla. De izquierda a derecha un 7805 para alimentar el conjunto, los tres led, el chip y las resistencias de pull-down. Solo pongo un ejemplo de un led encendido, pero he probado que en las tres posiciones funciona correctamente.



En la siguiente desarrollo los circuitos en placa de topos, que me gusta mas que en placa de tiras, y contra gustos no hay mucho que discutir.

martes, 23 de febrero de 2016

MOD Región y Velocidad en una Saturn: Parte 1 teoría de operación

Desarrollo del MOD:     Parte 1     Parte 2     Parte 3     Parte 4


Modificado el 29/02/2016 
Modificado el 02/03/2016

Esta consola de SEGA es la gran incomprendida, el usar a la vez cartuchos y CD le permitía usar lo mejor de ambos mundos, pero la competencia pegaba muy fuerte, el mercado se decantaba por los juegos con muchas presentaciones vistosas, y en eso mandaba el CD, combinado con la aparición de un reducido número de juegos en comparación con la PS1, y que estos eran menos atractivos en general, no dejaron que la gran cualidad de esta consola y el excelente manejo de los gráficos conquistaran el mercado.

De esta máquina hay varias versiones de placa, el mecanismo que se usa para el MOD es el mismo, solo cambian los puntos en los que hay que soldar los hilos. Esta máquina tiene una serie de puentes que definen la región por un lado y por otro la velocidad entre PAL/NTSF, por lo que conociendo donde conectar los cables es sencillo realizar el mod.

La consola es la misma en todo el mundo, por tanto salió con 4 puentes para poder definir la región, eso le permitía 16 posibles regiones, de las que no todas se usaban. Los puentes van de dos en dos, punteando uno u otro lado se consigue conectar con masa o con 5 voltios en el punto central

Puentes de una Saturn Europea Modelo 1 (Fuente: mmmonkey)

Llamare JPA al posicionado entre JP6 y JP7, si está en el lado del JP6 estará a 5 voltios (lo llamamos 1), si lo está en el JP7 estará a masa (lo llamamos 0). De igual manera llamo JPB al seleccionado por JP8 y JP9, llamo JPC al seleccionado por JP10 y JP11, y llamo JPD al posicionado por JP12 y JP13. Acordaros de que según el modelo de placa estarán en uno u otro lugar de la placa. Estas 16 posibles combinaciones de los jumper dan los siguientes posibles valores, aunque no todas están en uso:

Dec Hex JPD JPC JPB JPA Región
0 0 0 0 0 0
1 1 0 0 0 1 Japón
2 2 0 0 1 0 Asia NTSC
3 3 0 0 1 1
4 4 0 1 0 0 USA
5 5 0 1 0 1 Resto de América  NTSC
6 6 0 1 1 0 Corea
7 7 0 1 1 1
8 8 1 0 0 0
9 9 1 0 0 1
10 A 1 0 1 0 Asia  PAL
11 B 1 0 1 1
12 C 1 1 0 0 Europa
13 D 1 1 0 1 Resto de América  PAL
14 E 1 1 1 0
15 F 1 1 1 1

Como solo interesa poder seleccionar tres de las regiones, Japón, USA y Europa, usamos un interruptor de tres posiciones del tipo ON-OFF-ON, eso quiere decir que la pata central estará conectada a la derecha o izquierda cuando la palanca está a la derecha o izquierda, pero no conectada a nada cuanto está en el centro. Asociado a cada salida pondré un Led para indicar la región. Montamos una tabla con todo esto para ver lo que necesitamos montar

Región Interruptor Jumper Leds
IZQ DER JPA JPB JPC JPD LR1 LR2 LR3
Japón 1 0 1 0 0 0 1 0 0
USA 0 0 0 0 1 0 0 1 0
Europa 0 1 0 0 1 1 0 0 1

Con esto vemos directamente y sin necesidad de simplificar mucho que las funciones que necesitamos para cada Jumper y para cada Led, que son (las pongo en AND y en NOR para poder elegir según el chip del que dispongamos, yo he usado NOR):

JPA = IZQ
JPB = no conectado
JPC = NOT IZQ
JPD = DER

LR1 = IZQ
LR2 = (NOT IZQ) AND (NOT DER) = NOT(IZQ OR DER)
LR3 = DER


Con esto montamos un pequeño circuito con una placa, un chip 7404 para los inversores y  un 4001 (no sirve un TTL debe ser CMOS) para las NOR, o bien podemos usar el inversor 7404 y unos diodos y resistencias para las puertas OR, o bien usar las puertas NOR como inversoras.

De manera independiente a la región se trabaja con la velocidad, dependiendo del modelo hay que soldar en un jumper o en otro punto de la placa, pero con los mismos requerimientos, un cable a masa, otro a 5 voltios, y el interruptor de dos posiciones que selecciona cual velocidad queremos. Esto es mas sencillo de manejar que la región:


Velocidad Interruptor Jumper Leds
JPV LV1 LV2
50 1 1 1 0
60 0 0 0 1

Con esto vemos que la conexión al jumper es directa, y para el led necesitamos estas ecuaciones:

LV1 = INT
LV2 = NOT INT

Por tanto con un inversor tenemos suficiente. Al disponer el 7404 de seis de ellos tenemos suficientes para lo que necesitamos.

Ante esto el esquema que vamos a usar para la selección sería el siguiente:



En la siguiente entrada montaré la placa  con los dos chips y las siete resistencias, he considerado que todos los Led son rojos, a mi me gusta usar resistencias de 180 Ohm en los led, quizá para otros colores habría que bajar un poco el valor de la resistencia si vemos que les falta brillo.

Luego veremos como soldar todo a la placa base y como montar los interruptores y los Led.

jueves, 28 de enero de 2016

Historia de la electricidad (XVII): La unión magnética



Con la pila de Volta la electricidad entra en una época de contantes descubrimientos, los científicos al fin disponen de un sistema fiable, regulable y continuo de producir electricidad, lo que la hace entrar en una fase de continuos descubrimientos, que acabarán con la unificación de los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola fuerza, dando como resultado el motor eléctrico.

Siméon Denis Poisson (Francia 1781 - 1840)

Este francés fue un gran matemático y físico, hijo de un soldado que luego ocupó cargos en la administración locales durante la revolución, con 18 años sus trabajos matemáticos recibieron muy altos honores, progresando en campos como ecuaciones diferenciales o la teoría de probabilidades. Destacó también como un excelente profesor, y a pesar de sus muchas ocupaciones llegó a publicar más de 400 tratados matemáticos. Su nombre está unido a la Ecuación de Poisson que es una ecuación en derivadas parciales muy usada en electricidad y en mecánica de fluidos, que aplicó a la electrostática y le sirvió para calcular el potencial eléctrico en una superficie de cualquier forma.
\nabla^2 \Psi = {\partial ^2 \Psi\over \partial x^2 } +
                     {\partial ^2 \Psi\over \partial y^2 } +
                     {\partial ^2 \Psi\over \partial z^2 } =
                     - {\rho_{e} \over \varepsilon \varepsilon_{0}} \;  .
Ecuación de Poisson para el potencial eléctrico en una superficie (Ψ) como una función de la densidad de carga eléctrica en un punto (ρe) (Fuente: Wikipedia)
También es famosa su opinión a favor de la teoría corpuscular de la luz, en una época en que la pugna entre la teoría corpuscular y la ondulatoria sobre la luz estaba en su punto álgido, el defendió la primera con ímpetu en contra de Arago el gran defensor de la ondulatoria. Al final Eistein demostró la dualidad onda-partícula, lo que acabó definitivamente con esta pugna y le otorgo el Novel de física en 1921, ya que su teoría especial de la relatividad de 1905 estaba aceptada por la comunidad pero hasta 1959 no pudo ser probada, y una teoría sin pruebas no es aceptada en ciencia.

Hans Christian Ørsted (Dinamarca 1777 – 1851)

Su padre era farmacéutico, por lo que comenzó estudiando esta carrera pero luego pasó a estudiar medicina graduándose como médico, aunque nunca ejerció como tal, ya que su pasión por la física y la química le impulsaron a dedicarte a estas disciplinas. Gran orador y famoso conferenciante, en química fue el primero en aislar el Aluminio. La Royal Society le otorgó la medalla Copley en 1820.

Ese año de 1820 había descubierto la relación entre electricidad y magnetismo, demostrando que ubicando una brújula junto a un hilo eléctrico, al pasar la corriente por el hilo se movía la aguja de la brújula. Este simple experimento fue muy importante pues es la base del electromagnetismo y del motor eléctrico.
Experimento de Ørsted en una ilustración de la época (Fuente: alamy)

Thomas Johann Seebeck (Alemania, 1770 - 1831)

Aunque estudió medicina se dedicó a la física. En esta actividad conoció a Goethe, que además de escribir también era un entusiasta físico, ambos estudiaron la teoría de los colores oponiéndose a la teoría de Newton sobre ese tema. Trabajó en investigaciones relacionados con el calor y como afectaba este a los colores.

Estudiando la relación entre electricidad y calor, en 1821 descubrió que uniendo dos aros de dos metales diferentes, al calentar uno y enfriar el otro se producía un campo magnético, realmente era el producto del campo eléctrico que se generaba, pero el solo habló en sus escritos del magnetismo, llamándolo fenómeno termo-magnético. Hoy día esta unión de dos metales se usa en los termopares, es usado en los termostatos, y el fenómeno se denomina efecto termo-eléctrico o de Peltier-Seebeck.
Experimento de Seebek con aros de metales diferentes (Fuente: mpec.sc.mahidol.ac.th)

André-Marie Ampère (Francia 1775 - 1836)

Ampère era hijo de un juez, fue un niño prodigio, aprendió a contar por su cuenta usando piedrecitas y migas de pan, aprendió latín por su cuenta para leer los libros de matemáticas de la biblioteca. Fue un gran matemático reconocido con amplios honores en su época, en esa disciplina es conocido por el desarrollo de las ecuaciones diferenciales parciales o la teoría de juego, en química se unió a la corriente que postulaba que el cloro era una substancia simple, o apoyó de mantera independiente la teoría de Avogadro sobre los gases, o publicó una importante clasificación en ciencias naturales.

Conociendo el experimento de Ørsted, demostró que el giro de la aguja de la brújula dependía de la dirección de la corriente, por lo que definió la regla de la mano derecha para conocer el sentido del campo magnético en el cable. También definió la electrodinámica, la fuerza que se produce entre dos hilos paralelos cuando la recorre una corriente, que se atraen o repelen según el sentido de la corriente sea diferente o igual en ambos hilos y de la intensidad de las mismas. Por sus experimentos postuló la teoría de las corrientes moleculares, formada por innumerables partículas cargadas, lo que fue rechazado en su época pero más adelante se demostró cierto con la teoría atómica y los electrones.
Regla de la mano derecha, el pulgar apunta en la dirección de la corriente y los dedos indican la direcciñon del campo magnético generado (fuente: cluster-divulgacioncientifica)

En 1822 ideó el solenoide, que condujo al electroimán. Junto al gran físico François Arago (el que postuló la teoría de la luz como ondas) mejoró el diseño del galvanómetro para hacerlo un aparato práctivo y preciso (aparato para medir la corriente ideado por Johann Schweigger en 1820 al conocer el experimento de Ørsted). En sus escritos fue el primero en definir corriente eléctrica (intensidad) y tensión eléctrica (voltaje). En su honor la unidad de intensidad eléctrica se denomina Amperio.

Ideó un telégrafo funcional usando un conjunto de galvanómetros para los caracteres, afirmando que había efectuado pruebas satisfactorias, aunque más tarde Peter Barlow demostró que el alcance efectivo de este aparato sería de unos 60 metros.

William Sturgeon (Inglaterra, 1783 - 1850)

Físico e ingeniero, comenzó como aprendiz de zapatero, luego pasó por el ejército donde se interesó por la física y la matemática. Construyó en 1825 el primer electroimán. Poco después en 1832 Joseph Henry hizo lo mismo de manera independiente y diseño el primer motor, lo que logró en 1832 Sturgeon creando un motor eléctrico para el que ideó el primer conmutador.

El primer electroimán era un trozo de hierro de 200gr con forma de herradura, envuelto por una bobina de hilo conductor. Demostró su potencia levantando 4 kg con su aparato. Al poder regular la cantidad de electricidad que recibía y por tanto su potencia, fue la primera máquina eléctrica y abrió el camino a las maquinas controladas por electricidad. Los electroimanes son la base del telégrafo y de los motores eléctricos.

Electroimán de Sturgeon
Electroiman de Sturgeon (Fuente: wikipedia)