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x04. ビデオ・ゲーム・マシン

[ 初公開日：2014年4月25日 ]

　米ＧＩ社のＬＳＩ "AY-3-8500-1" を使用した、テニス、サッカー、スカッシュ、プラクティス、ライフル１、ライフル２の、６種類のゲームができるＴＶゲーム機です。 ＬＳＩ自体は白黒用ですが、追加回路によってカラー化がしてあります。




　残っていた資料等を見てみると、1977 年 6 月頃の製作になっていますから、実に、今から 37 年も前のことになります。

　この頃、同種のＴＶゲームが国内中で爆発的に流行し、完成品はもちろんのこと、キットとしても各社から販売されていましたが、私は上記のＬＳＩを "秋月電子通商（この頃はまだ前身の信越電機だった頃か？）" で購入し、参考書籍 等を手本としながら自作をしたものです。

　現在のＴＶ（コンピュータ）ゲームと比べてかなり単純ですが、それなりに楽しむことができます。 個人的にはテニスが一番好きでした。 オプション的な扱いであった ライフルも回路の追加でゲーム可能なようにしてあります。 （ しかし、今となってはライフル（鉄砲）自体がどこへ消えてしまったのか影もありません。 全長 1m 程の結構それらしいプラスチックのおもちゃで、引き金にマイクロスイッチを、銃身にはフォトセンサを仕掛けました。）

　今回も、ホームページで公開するにあたって、このＴＶゲームの動作を確認してみたかったのですが、時代が大きく変わってしまって、今となっては 接続するテレビ環境がありません。 したがって、このページで紹介する写真はゲーム機本体に関わるもののみで、ＴＶ画面でのゲームの様子をお伝えすることは、 残念ながらできません。

■ メイン回路図 ■

*注. 上写真（小さくて分かりづらい？）、またはケース本体の 上面および正面 写真を見ると、REMOTE スイッチ、LEFT、RIGHT コネクタ等が実装されていますが、 上回路図にはそれらが反映されていません。 これは上回路図中にある ２個の 1MΩのボリウム（左右のバット（パドル）の垂直位置を制御するためのもの）を、操作がしやすいように、 外部に用意したコードで延長した同様のボリウムに、切り替えられるようにしたものです。

| 回路図 (VideoGame1.CE3) | ページトップ |

■ カラー・アダプタ回路図 ■


　この作品では、ゲーム画面をカラー化するために７個の C-MOS IC を使用していますが、実は専用のカラー化のための LSI があります。
　上写真に示した GI 社の "AY-3-8515-1" がそれで、これを使用すればずいぶんと回路構成も簡単になったのですが、この作品を作製後に入手したもので、 結果的に使用されることはなく今でも手元に残っています。

| 回路図 (VideoGame2.CE3) | ページトップ |

■ 電源回路図 ■

| 回路図 (VideoGame3.CE3) | ページトップ |

■ ライフル用追加回路図 ■

| 回路図 (VideoGame4.CE3) | ページトップ |

■ ケース外観と内部の様子 ■

ケース外観 (正面側) ケース外観 (背面側)
裏板を外して真上から見たところ (拡大) 裏面を真上から見たところ
正面側の斜め上から見たところ 背面側の斜め上から見たところ
左側面の斜め上から見たところ 右側面の斜め上から見たところ

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■ LSI (AY-3-8500-1) の信号機能概要　（ 参考書籍 ３．から抜粋 ） ■

  • ピン 1： NO CONNECTION

  • ピン 2： GND

  • ピン 3： サウンド出力

    音声出力信号が出力される。 バット（パドル）にボールが当たった場合 32m sec の時間で 976Hz のトーンが、境界線に当たった場合 32ms の時間で 488Hz のトーンが、 スコアの切換え時に 32ms の時間で 1.95KHz のトーンが、それぞれ出力される。

  • ピン 4： Vcc +6.0〜7.0V DC 電源

  • ピン 5： 2/4 反射角入力

    この入力がオープンの状態では 2 種類の ±20°の角度で反射し、0V に接続されると、4 種類の ±20°、±40°の反射角度が認められる。

  • ピン 6： ボール出力

    ボールあるいは標的を表示するビデオ信号が出力される。

  • ピン 7： ボールスピード入力

    このピンが論理 "1" のときは低速度に選択されてボールが画面上を 1.30 秒で横切っていく。 論理 "0" のときは高速度が選択されて 0.65 秒で画面上を動いていく。

  • ピン 8： マニュアルサーブ入力

    この入力が論理 "0" になると、各スコアが切替った後自動的にプレーが再スタートされる。 論理 "1" ではスコアが切替った後でそのゲームの遊びが停止する。 次に 瞬間的に論理 "0" にすることにより、ゲームは再びスタートする。

  • ピン 9： ライトプレーヤー出力

    テレビ画面に向かって右側のバット（パドル）を表示するためのビデオ信号が出力される。

  • ピン10： レフトプレーヤー出力

    左側のプレーヤーを表示するためのビデオ信号が出力される。

  • ピン11： ライトバット入力

    この入力に接続されたコンデンサと可変抵抗とを用い、右側プレーヤーの垂直位置を制御する。 これには 10KΩの抵抗がボリウムと一緒に直列に接続される。

  • ピン12： レフトバット入力

    上述のライトバット入力と同様。

  • ピン13： バットサイズ入力

    この入力がオープンのとき大きなバットが選択され、論理 "0" のときは小さい方のバットが選択される。 例えば、19インチ型テレビに映し出されたバットの高さは、 それぞれ HLarge = 1.9インチ、HSmall = 0.95インチになる。

  • ピン14, 15： NO CONNECTION

  • ピン16： 同期出力

    テレビの水平垂直同期信号がこのピンから出力される。

  • ピン17： クロック入力

    2MHz のマスタータイミングクロックをこのピンへ入力する。 正確な周波数は 2.012160±1％である。

  • ピン18： ライフル１
  • ピン19： ライフル２
  • ピン20： テニス
  • ピン21： サッカー（ホッケー）
  • ピン22： スカッシュ
  • ピン23： プラクティス

    これらの入力は各種のゲームを選択する。 必要とされるゲームは、論理 "0" にそのピンを接続することにより選択される。 選択したピン以外の他のピンは、 すべてオープンにしなければならない。

  • ピン24： スコアとフィールド出力

    スコアと指定されているゲームのフィールドを表示するビデオ信号を出力する。

  • ピン25： リセット入力

    この入力は通常オープンになっている。 瞬間的に 0V に接続されるとスコアカウンタをリセットし、新しいゲームがスタートする。

  • ピン26： ショット入力

    この入力はライフルゲームのときに使われるもので、ライフルあるいはピストルなどの引き金を引いたときにモノステーブルマルチによって駆動され、正のパルスを入力する。

  • ピン27： ヒット入力

    この入力もライフルゲームのときに使われるもので、もしライフルの照準上に標的があって、かつ、そのときに引き金が引かれていればショット入力によって トリガされたモノステーブルが 0.5ms の正パルス出力を出すことによって、ヒット入力へドライブされる。

  • ピン28： NO CONNECTION

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■ プリント基板(1)パターン図 (部品面)　…　メイン基板 ■

　今回はプリント基板の実装位置等の条件が比較的良かったので、基板４枚ともハンダ付けしてある箇所の配線を一時的に外して写真を撮りました。



　*C1: 要調整 30p+30p+30p,　*C2: 要調整 15p+20p+50pトリマ,
　*C3, *C4: バットの上下位置の調整 0.01μ+0.02μ

*C1, *C2 部分の
取り付けの様子を
横（右写真の黄↓
方向）から見た図 　

| プリント基板(1)パターン図 (部品面) (VideoGame1PC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(1)パターン図 (ハンダ面) ■



基板には "S.52.6.23" と製作日が記されている

| プリント基板(1)パターン図 (ハンダ面) (VideoGame1PC2.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(2)パターン図 (部品面)　…　カラー・アダプタ基板 ■



緑色ジャンパー線は、カラー・アダプタ回路図 内の右上表を参照

| プリント基板(2)パターン図 (部品面) (VideoGame2PC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(2)パターン図 (ハンダ面) ■



同じく基板には "S.52.6.24" と製作日が記されている

| プリント基板(2)パターン図 (ハンダ面) (VideoGame2PC2.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(3)パターン図 (部品面)　…　電源基板 ■



2個の2KΩ抵抗は基板製作後に追加取り付けをした形跡が窺われる

| プリント基板(3)パターン図 (部品面) (VideoGame3PC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(3)パターン図 (ハンダ面) ■

| プリント基板(3)パターン図 (ハンダ面) (VideoGame3PC2.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(4)パターン図 (部品面)　…　ライフル追加基板 ■

| プリント基板(4)パターン図 (部品面) (VideoGame4PC.CE3) | ページトップ |

■ プリント基板(4)パターン図 (ハンダ面) ■

| プリント基板(4)パターン図 (ハンダ面) (VideoGame4PC2.CE3) | ページトップ |

■ パネルレイアウト ■

| パネルレイアウト Excelファイル (VideoGame.xls) | ページトップ |

　パネル面は、穴加工の後インスタントレタリングで文字入れをし、レトラコートで軽く文字を定着させた後、最後に 2 mm 厚の透明なオレンジアクリル板を被せて 表面を保護しています。

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■ ケース加工図 ■

　使用したケースは、"リード" の "P-12" アルミケースです。 （図中の太線の○は現物合わせでの穴あけを要す）

| ケース加工図 (VideoGameCS.CE3) | ページトップ |

　ケースの６つの各面を見た写真を撮り、上加工図のように並べてみました。

背面
左側面 上面 右側面
正面
裏面

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　プリント基板の写真を撮るために、ハンダ付けしてある基板への配線を一時的に外したついでに、次のような基板を取り去った後のケース内の様子を撮りました。 これによって、プリント基板を如何にしてケース内に実装しているかがよく分かると思います。 まずＬ型アルミアングルをケース内に張り、そのＬ型アルミアングルに対してプリント基板を 固定しています。 また、ボリウム、スイッチ類の取り付けの様子も分かると思います。

正面側の斜め上から見たところ（写真が歪になってしまった） 背面側の斜め上から見たところ
裏面を真上から見たところ
左側面を内側から見たところ（トランスが邪魔をしているため取り付けに一工夫） 右側面を内側から見たところ

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■ 使用部品表 ■

(主要部品： ＩＣ, トランジスタ等)

(データシート)
専用ＬＳＩ .................... AY-3-8500-1
C-MOS IC .................... MC14072B
C-MOS IC .................... MC14011B
C-MOS IC .................... MC14050B
C-MOS IC .................... MC14068B
C-MOS IC .................... MC14069B
C-MOS IC .................... MC14528B
トランジスタ .................... 2SC372
トランジスタ .................... 2SC387A
トランジスタ .................... 2SC735
ダイオード .................... 1N60
ダイオード .................... 1S953
ダイオード .................... 1S1588

| 部品表 | Excel ファイル (VideoGame_parts.xls) | ページトップ |

■ おまけ ■

　もう１つＴＶゲーム機を簡単に紹介しておきましょう。 先に作製した "ビデオ・ゲーム・マシン" の作製結果に気を良くして、実は、続いて２作目のゲーム機を 作製したのです。 とは言っても、作製時期が 1979 年 9 月頃ですから、１作目から２年ほどが経過しています。

　同様に米ＧＩ社の専用ＬＳＩ "AY-3-8700-1" と、カラーコンバータ "AY-3-8615" を使用した、"戦車ゲーム" です。

　

プリント基板(部品面)


中央やや下に２個横に並んでいるＬＳＩがそれで、
左側の放熱器が付いている方が "AY-3-8700-1"
右側はカラーコンバータの "AY-3-8615"

動作温度が 40℃に近づくと誤動作をする場合が
あるとのことで、放熱器を接着している。
ケース外観 (正面側)
裏板を外して真上から見たところ

　私は電子回路の中で、高周波の取り扱いについては、どちらかと言うと不得手な部門で、写真のようにテレビに接続するためのインターフェースとして、 ＵＳＡ向けのＲＦモジュレータ（"秋月電子通商"で販売していたもの）を使用しているのですが、その改造と調整には結構苦労をしたのを覚えています。

　そして苦労をした割には、本機はゲームとして（少なくとも私には）面白く感じられませんでした。 前作のテニスゲームの方が、何倍も楽しかったと思います。

おまけのおまけ

　次に示すＬＳＩは、"カーレースゲーム" の "AY-3-8603-1" と、カラーコンバータの "AY-3-8615" です。
　また次のＬＳＩは、"ブロック崩しゲーム" の "AY-3-8606-1" と、カラーコンバータの "AY-3-8615" です。
　これらのＬＳＩは、ほぼ同時期頃に "秋月電子通商" で購入したものですが、２作目のゲーム機の失敗（がっかり）感から製作意欲がすっかり失われ、 ゲーム機としての形になることは永久になくなってしまいました。 ただ、ＬＳＩのコレクションとして、この先も私の部品箱で永遠に眠り続けることでしょう。

■ 参考書籍・資料 ■

１．「ＧＩ社のＬＳＩ使用 製作が簡単 白黒用テレビゲームマシン」 　雑誌名、発行年月不明　P.226-232　伊東新太郎氏
２．「自由に色を選べる カラー・アダプタ― 製作２題」 　雑誌「初歩のラジオ」　発行年月不明　P.133-144　和田洋一氏
３．「ＧＩ社 専用ＬＳＩ AY-3-8500-1」 　雑誌「電子技術」　第18巻 第12号　P.44-47　阿部裕次氏
４．残っていた手書きの古い資料、　プリント基板パターン図

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初版：2014年4月10日、初公開：2014年4月25日、最終更新：2023年11月5日