Arif-RU (автор участвует в конкурсе под псевдонимом)
Спросив среднестатистического молодого человека, что он знает об истории калькуляторов, мы, вероятно, услышим: "сначала были счёты, потом появились древние калькуляторы, с трудом влезавшие в карман, потом они стали как сейчас".
Более искушённый (или просто более взрослый) человек вспомнит о калькуляторах на куче микросхем, занимавших полстола, и об арифмометрах с ручкой.
Машины двух поколений. Как вы думаете, какая из них современнее?
Но, уже услышав рассказ об арифмометрах с мотором, обладавших почти всеми функциями современного калькулятора, многие очень удивятся. Ещё сложнее им бывает поверить в то, что первые электронные калькуляторы не содержали микросхем и были собраны из сотен и даже тысяч дискретных элементов.
Тем не мене, примитивные калькуляторы на транзисторах и самые лучшие из электромеханических арифмометров разделяет пропасть. Первая модель калькулятора, появившаяся в 1961 году, работала почти мгновенно и беззвучно - а уже к 1964 году был налажен выпуск ещё нескольких моделей, отличавшихся от современных в основном фиксированной запятой (Ещё, впрочем, размером, ценой и надёжностью - но об этом мы вспоминать не будем). Это не удивительно - ведь сегодня калькулятор сделан из тех же транзисторов, диодов и резисторов, что и полвека назад - просто они расположены на единственном куске кремния.
Слева - электронный калькулятор Soemtron-220 (1966-1977), справа - арифмометр Contex-55 (1968-1970). Возможно, Contex выглядит современнее, но функционально это только арифмометр, пусть и хороший.
И всё-таки странно - неужели между механическими и транзисторными машинами не было промежуточного звена? Давайте посмотрим, что говорят по этому поводу...
Википедия рассказывает, что первым электронным калькулятором была Anita MK VII / VIII. Очень подробно она описана тут - это действительно своеобразная машина, построенная на тиратронах и вакуумных ламах. Впрочем, несмотря на необычную внешность, она не слишком отличается от поздних моделей - ведь, в сущности, функционально тиратрон похож на транзистор.
На том же сайте описаны несколько более поздних машин, но все они ещё больше похожи на современные.
Попробуем зайти с другой стороны? Но ни один арифмометр из описанных на многочисленных тематических сайтах не может претендовать на звание недостающего звена. Конечно, у некоторых поздних моделей, таких как Facit CA2-16, появляется возможность использовать частное для следующих вычислений, но дальше дело не идёт.
Ещё можно попробовать узнать, что думали об этом вопросе современники. Для примера можно привести цитату из книги "Вычислительные машины" (Рязанкин и др.) 1957 года: "Настольные импульсные клавишные машины пока находятся в стадии экспериментальных исследований. Однако очевидно, в ближайшие годы и для клавишных счетных машин начнется эра импульсной техники с применением электромеханических и электронных элементов, что заставит коренным образом переработать организацию конструктивных структур машин". А уже через пять лет "Энциклопедия автоматизации производства и промышленной электроники" упоминает первый электронный калькулятор - Аниту. Можно предположить, что более примитивных машин не было, а калькуляторы и арифмометры действительно разделены пропастью...
Первый электронный калькулятор, Anita MK VIII, уже очень далёк от арифмометра.
С этим неутешительным выводом мы идём в Яндекс и от отчаянья набираем в поисковой строке "первый калькулятор". Разумеется, вряд ли нам это что-нибудь даст - если уж на специализированных сайтах нет ничего подходящего, то на поиск в рунете, да ещё и с таким примитивным запросом, рассчитывать глупо. Хотя... Вот интересная ссылка на второй странице "Июнь 1957 (За четыре года до Аниты!). Выход в продажу первого в мире компактного полностью электронного калькулятора Casio 14-A ".
Отлично! Теперь идём в Google, ищем Casio 14-A и находим пару описаний - раз и два.
Мда... Конечно, в каком-то смысле эта релейная машина размером со стол - и правда промежуточное звено, но в очень ограниченном. Зато возникает интересная идея - если между арифмометром и калькулятором и существовало промежуточное звено, то оно должно было быть релейной машиной - тут можно вспомнить и про то, что реле - как раз нечто среднее между механическим и электронным устройством, и про то, что компьютеры, АТС и другие автоматы были сначала механическими, потом релейными и, наконец, электронными.
Что ж, попробуем ввести в поисковую строку "Релейный калькулятор" - и ура! - первая же ссылка ведёт нас к "Списку советских калькуляторов" Сергея Фролова, с которого, на самом деле, и надо было начать поиск. А внизу страницы находится ссылка на историю советских калькуляторов, в которой упомянуты две релейные модели 1961 года - "Вильнюс" и "Вятка".
Увы, узнать о них что-нибудь было непросто, но я смог найти в интернете книгу "Механизация инженерно-технического и управленческого труда" 1973 года, в которой приведены основные эксплуатационные характеристики этих машин. Оказалось, что функционально они немного превосходили лучшие модели арифмометров и работали примерно с той же скоростью, а по размеру и весу был сравнимы с автоматическими арифмометрами и ранними калькуляторами. Конечно, эти машины хотелось поставить на место "недостающего звена", соединяющего арифмометры и калькуляторы, но, к сожалению, свойственных калькулятору черт у них, на первый взгляд, по описанию заметно не было...
Долгое время этот рисунок из книги был единственным найденным мною изображением Вильнюса.
Впрочем, в любом случае, релейный калькулятор - весьма редкая и необычная машина, которую было бы чрезвычайно интересно приобрести в коллекцию, поэтому, когда мне предложили купить Вильнюс - целый, но в неизвестном состоянии, я очень обрадовался - и через несколько дней переписки привёз домой весящий четверть центнера ящик.
К сожалению, выяснилось, что последние несколько десятилетий калькулятор провёл в сарае с протекающей крышей, так что на работоспособность я не слишком и рассчитывал - действительно, попытка включения машины в сеть ни к чему интересному не привела, потому что клавиатура заржавела, и я не смог нажать на клавиши запуска. Но внутри калькулятора всё было на месте, поэтому я приступил к ремонту.
Ремонт начался с клавиатуры - нужно было заставить её хоть как-то работать. Метод я выбрал простой, хоть и варварский - ударом молотка сдвигал приржавевшую клавишу с места, капал на стержень масло и раскачивал, пока она не начинала возвращаться в верхнее положение под действием пружины. Клавиатура получилась жёсткая и ненадёжная, но я отнёс это к качеству изготовления и перешёл к следующему этапу.
Теперь можно было попробовать включить машину и посмотреть, что будет. Оказалось, что не будет почти ничего - при нажатии на одну из клавиш внутри начинало что-то трещать, но других признаков жизни калькулятор не подавал. Стало ясно, что нужно начинать наступление по всем фронтам.
Во-первых, я занялся документацией. В комплекте с калькулятором мне досталось две книжки - инструкция пользователя и техническое описание. В описании была таблица расположения элементов, но, к сожалению, принципиальная схема и схема расположения элементов потерялась. Но, на мою удачу, в библиотеке МГУ я нашёл описание с непотерянными схемами. Точнее, целых два описания, которые оба отличались от моего. На всякий случай я отсканировал один вариант описания, все таблицы и схемы, и пошёл домой, сравнивать со своим калькулятором и родными книжечками. Посидев пару часов с линейкой и карандашём, я понял, что к моему калькулятору подходит описание 1967 года, просто в таблице расположения элементов сделаны четыре опечатки, которые и сбили меня с толку.
Во-вторых, оказалось, что калькулятор состоит всего из трёх типов элементов - реле, электромеханических счётчиков и диодов. Поэтому я спаял специальный тестер, позволяющий быстро проверить работоспособность каждого элемента. Сразу же оказалось, все счётчики целы, но испорчено два диода и почти сто (из 120!) реле.
Релейно-диодный тестер. В соответствующую панельку установлено реле.
Поэтому, в-третьих, я занялся поисками реле. В калькуляторе были установлены реле марки РВМ-2с-в. Вечер я провёл в интернете и в результате нашёл магазин, где мне предложили купить три реле по цене примерно 50$ за штуку. Естественно, такой вариант меня не устроил, я продолжил поиски и опубликовал объявления на нескольких сайтах. Какие-то похожие реле были у Михаила, сходу он нашёл два десятка, остальные обещал набрать через несколько месяцев.
Но ждать много месяцев мне не хотелось, поэтому я попытался чинить реле самостоятельно. Вскрытие показало, что в каждом реле находится катушка примерно с двумя километрами тонкой проволоки. Проволока, судя по всему, алюминиевая, и за многие годы лежания в сырости она окислилась и развалилась на куски. Казалось, для ремонта реле достаточно перемотать обмотку, поэтому я собрал на столе намоточный станок, купил в Царицыно большую катушку медной проволоки и сел за работу.
К сожалению, эксперимент показал, что не всё так просто: снять катушку можно, только разобрав реле до основания, а собрать его потом правильно - это отдельная сложная задача. Но найти новые реле не удавалось, а починить калькулятор очень хотелось - поэтому все рождественские праздники я сидел с дрелью и паяльником и перематывал реле со скоростью полторы штуки в час.
Снять катушку можно только вскрыв завальцованный корпус, отвинтив пять залитых краской винтов и отпаяв контакты. А поставить её на место куда труднее, чем снять...
Примерно через неделю все реле были перемотаны, собраны и проверены на самодельном тестере. Я со счастливым лицом поставил их в калькулятор, включил его... и в квартире вылетели пробки - оказалось, одна из диодных сборок стоит не на своём месте. Через несколько минут неисправность была устранена, поставлен новый предохранитель. Я включил машину снова - на это раз без спецэффектов.
Безусловно, изменения к лучшему были налицо - теперь при нажатии на клавиши калькулятор начинал трещать и крутить колёсиками. Но, к сожалению, на счёт это поведение похоже не было.
Причину я понял быстро. Дело в том, что после перемотки я проверял реле только на способность замыкаться и размыкаться. Сможет ли оно надёжно работать с частотой 50 Гц, я не знал.
Естественно, я начал проверять реле на работоспособность в одном из гнёзд калькулятора - но оказалось, что многие из них барахлят под настроение - иногда только что проверенное реле через минуту переставало работать, иногда отложенное на переборку при следующей попытке оказывалось вполне годным. В общем, к концу дня я понял, что толку от перемотанных реле немного.
На этом рисунке в гнёздах установлены только диодные сборки.
Теперь вся надежда была на Михаила. Я встретился с ним, получил полтора десятка реле и обещание поискать ещё. При более внимательном рассмотрении оказалось, что ни одного "РВМ-2с-В" в его коробке нет, зато есть внешне очень похожие РВМ-2с-40 и РВМ-2с-110. Испытания на ЛАТРе показали, что реле РВМ-2с-110 фактически не отличается от "родных". В тот же вечер я нашёл в интернете несколько объявлений о продаже РВМ-2с-110, а ещё через два дня стал счастливым обладателем четырёх пакетов от молока, наполненных столь нужными мне реле.
Я проверил новые реле на тестере, выкинул несколько не переживших удары жизни, поставил на место перемотанных вручную остальные, и снова попробовал включить калькулятор.
К сожалению, самые оптимистичные надежды не оправдались, Вильнюс надо было чинить дальше. Но всё же прогресс был налицо: теперь можно было понять, что калькулятор считает, пусть и с ошибками. При сложении и вычитании некоторые цифры оказывались правильными, нажатие на клавиши умножения или деления приводило к чему-то, отдалённо похожему на эти операции, а сброс регистров время от времени начинал работать почти как надо. Наконец стало понятно, в чём заключаются ошибки, и оставалась мелочь - исправить их.
Для начала я заглянул в "список распространённых неисправностей" в инструкции по эксплуатации и проникся уважением к пользователям тех времён. Столь привычного пункта "проверьте, воткнута ли вилка в розетку" там нет, зато две с половиной страницы занимает список регулярно ломающихся реле, счётчиков и диодов.
Чиню клавиатуру...
Из этого списка я понял, что неработоспособность целых сегментов клавиатуры бывает связанна с поломкой единственной клавиши в ней, а неисправность передачи нуля - с поломкой любой клавиши в сегменте. Переключатели клавиатуры, увы, очень неудобны в ремонте, но, покопавшись пару часов с тестером и отвёрткой, я довёл их до ума - теперь при нажатии любых цифровых клавиш калькулятор передавал цифры в счётчики - правда, некоторые счётчики подсчитывали цифры с явной ошибкой.
Счётчики калькулятора - это сложные электромеханические устройства, а барахлящую механику в первую очередь нужно смазать. В соответствии с инструкцией, каждые 120 часов работы счётчики должны смазываться маслами ЦИАТИМ-201 и МБП-А-1. К сожалению, никаких указаний по смазке при выводе из продолжительной влажной консервации в руководстве не дано, поэтому я решил воспользоваться любимой проникающей смазкой фирмы "Step UP" - возможно, она уменьшила ресурс работы калькулятора, но, по крайней мере, точно попала куда надо.
Счётчики. Кстати, если у кого-нибудь вдруг есть такие лишние - с удовольствием приобрёл бы.
И действительно, после смазки счётчиков они стали работать гораздо лучше. Оказалось, правда, что некоторые контактные группы счётчиков затянуты паутиной, но эту неполадку я тоже быстро устранил. Ещё в одном счётчике пришлось подкрутить регулятор хода собачки, и ошибки прекратились. Теперь перенос чисел в пустые счётчики (сложение с нулём) проходил нормально, и можно было заниматься более тонкими проблемами.
Как я уже сказал, все реле и диоды были проверены ещё до установки в машину, так что проблем с ними, по идее, ожидать не стоило. Но, увы, эксперимент показал обратное.
Принципиальная схема - большая и сложная.
Для начала я обратил внимание, что перенос десяток в третьем разряде происходил не всегда. Заглянул в схему, предположил, что дело в соответствующем реле памяти, поменял его, и перенос заработал. Судя по всему, дело было в слишком медленном срабатывании реле, которое иногда не успевало замкнуться за один такт. Аналогичным образом был исправлен запуск умножения с вычитанием, которое до того вообще не подавало признаков жизни.
При умножении калькулятор часто принимал 0 за 10, но только в одном разряде и только при первом прокручивании. Замена счётчика ни к чему не привела, зато, поменяв местами диодные сборки, я сместил проблему в соседний разряд, а сменив один из диодов, устранил её. В чём было дело - не понимаю до сих пор, диод при проверке тестером выглядел вполне нормальным, а полупроводниковый прибор, начинающий барахлить при частоте 50 герц, мне представить сложно. Ну да ладно, факт есть факт.
После всех этих замен калькулятор стал работать почти нормально. Точнее, он то работал совсем нормально, то начинал барахлить по непонятным причинам, отказываясь отображать частное и сбрасывать счётчики.
Какое-то время я честно пытался исправить эти проблемы, читая инструкцию и вычисляя сломавшиеся детали, но потом на собственном опыте почувствовал, что устранение плавающих проблем аналитическим методом - задача не из лёгких. Поэтому пришлось просто запустить калькулятор на бесконечное деление и шевелить все реле подряд. Выяснилось, что дело было в плохом контакте реле закрепления множителя, которое вообще не упоминается в главе про деление. После подгибания лепестков контактов всё встало на свои места.
Со сбросом счётчиков всё было чуть сложнее - вычислил плохой контакт я быстро, но подгибание не помогло. Впрочем, после переворачивания калькулятора и пропайки ножек соответствующей колодки всё заработало нормально.
Вид снизу. Как здорово, что мне не пришлось разбираться с разводкой проводов!
Разумеется, всё это время я набирал на клавиатуре разные числа. В результате клавиши, которые сначала казались мне очень жёсткими и неудобными, хорошо разработались. Нужно было только подтянуть пружины сброса и выровнять разряды - и клавиатура стала мягкой и надёжной, теперь нажатые клавиши плотно удерживались и легко отпускались при гашении.
Осталось протестировать калькулятор на рекомендованных примерах, протереть корпус ацетоном, привинтить его на место и поставить машину на полку.
Вот, собственно, и весь ремонт. Конечно, на самом деле, он проводился не столь упорядочено и логично, как описано в этой статье, проблемы решались начиная с самых очевидных в данный момент, со многими из них не удавалось справиться с первого раза, и приходилось возвращаться к ним снова и снова.
Вот так на самом деле выглядит список устранённых неисправностей.
Думаю, в общей сложности я разбирался с калькулятором около полусотни часов, и ещё семьдесят ушло на бесполезное перематывание реле. Но релейный калькулятор - чрезвычайно редкая вещь, и я считаю, что работа того стоила.
Напомню, статья началась с поиска промежуточного звена между механическими арифмометрами и электронными калькуляторами. Казалось, что между этими двумя группами пролегла пропасть - все арифмометры были похожи на арифмометры, все калькуляторы - на калькуляторы, а японская релейная машина настолько велика, что не имеет отношения ни к тому, ни к другому. Что же касается отечественных релейных калькуляторов, то отрывочные данные о них позволяли предположить, что это всего лишь арифмометры с использованием реле.
Но, посмотрев своими глазами на Вильнюс, я изменил отношение к нему - оказалось, что у этой машины много типичных для калькулятора черт. Судите сами:
Вот он, главный результат всей описанной работы - полностью рабочий релейный калькулятор "Vilnius".
Кстати, обратите внимание: насколько я знаю, это - первая качественная фотография Вильнюса в интернете.
Во-первых, само по себе использование электрических цепей - очевидно, не характерно для арифмометров. Электрические цепи обеспечивают гибкость конструкции, возможность её доработки в соответствии с текущими потребностями и удобное для наладчика расположение элементов. Они решают одну из важнейших проблем при ремонте арифмометра - невозможность добраться до какой-нибудь маленькой детальки, находящийся в центре сложнейшего переплетения реек, колёс и рычагов.
Во-вторых, элементы Вильнюса унифицированы. Для его ремонта достаточно иметь реле, диоды и счётчики - причём даже не обязательно тех моделей, которые указана в схеме (так я заменил реле РВМ-2с-в на РВМ-2с-110 и диоды Д226В на Д226Д). Эта ситуация нормальна для ранних калькуляторов (и других электронных приборов с не слишком высокой степенью интеграции), но не для арифмометров, состоящих из сотен разных деталей, невзаимозаменяемых даже между близкими моделями.
В-третьих, несмотря на архитектуру, в целом типичную для арифмометра, в конструкции Вильнюса есть некоторые черты, совершенно не типичные для механических машин. В первую очередь я говорю об использовании единого тактового генератора, избавляющего от необходимости генерировать импульсы независимо для каждого разряда, и сокращении цикла сложения - пропуске тактов, необходимых для переноса отсутствующих в слагаемом цифр: например, при прибавлении числа 31 машина делает три такта сложения (1-2-3) и пропускает следующие шесть. Такие узлы, упрощающие механизм и заметно ускоряющий процесс вычисления, легко организовать на основе электронных компонентов, но они практически невозможны для механического устройства.
В сумме можно сказать, что Вильнюс - вычислительная машина, которую нельзя считать ни калькулятором, ни арифмометром, то самое промежуточное звено, с поиска которого и начинается статья. А это значит, что немногие сохранившиеся советские релейные калькуляторы - это тонкая, почти невидимая нить, протянувшаяся над пропастью, разделяющей обычные сегодня калькуляторы и столь же обычные полвека назад арифмометры.
Вот так электромеханический арифмометр, релейный калькулятор и транзисторный калькулятор выглядят в работе.
Видео более высокого качства можно скачать здесь.
