ダイソーで買った１００円電卓（８桁、平方根つき）
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昨日の「真空管式コンピュータ」の記事に続いて今日も計算機ネタである。
このところの暑さのせいで「ICやLSIを使わないで四則電卓を電子工作したら、さぞかし楽しいにちがいない。」という妄想が頭をよぎった。電卓は100円ショップでも買えるくらいになっているのだから、頑張ればきっと作れるに違いないという安易な発想だ。
もちろん個人で電卓など作れるはずはない。。。。と思う。
昨今の小中学生には馴染みがないだろうが、僕が子供の頃は１クラスに１人くらい電子工作に夢中になる少年がいた。秋葉原でトランジスタやコンデンサなどの電子部品を買ってきて、本に載っている回路図を見ながらラジオやインターホン、ワイヤレスマイクなどの「電子おもちゃ」を作って遊んだものだ。電子工作で作れるラジオはトランジスタを３個くらい使うものまでだった。
電子工作入門
http://kawanishi.fc2web.com/elechbby/index.html
趣味の電子工作
http://www.piclist.com/images/www/hobby_elec/menu.htm
電子工作
http://laorer.dip.jp/ele-hobby/
電子工作の実験室
http://www.picfun.com/
電子回路設計の基礎
http://www.kairo-nyumon.com/index.html
ソニーが世界初のトランジスタ・ポータブル白黒テレビを発表したのは1960年のことだ。（参考ページ）価格は6万9800円。当時の大卒初任給は1万6千円ほどだった。
クリックで詳細を表示
資料によるとこのテレビは23個のトランジスタと19個のダイオードを使っていたそうだ。抵抗やコンデンサなどの電子部品を含めればせいぜい100個の電子部品ですむことだろう。もし「テレビ製作キット」のようなものが売られていれば、きっと個人でも組み立てることができたにちがいない。
ちなみに次のページでは早川電気のTV-420Aという真空管白黒テレビの全回路図がご覧いただける。トランジスタ・テレビの部品数もこれとほぼ同じだと思うのだ。
早川電気 TV-420A の回路図
http://blogs.yahoo.co.jp/katsuma16v/26995516.html
世界初のトランジスタ卓上電卓は1964年に早川電機工業（シャープ）が発売した「コンペットCS-10A」で、価格は当時の1300ccの乗用車日産ブルーバード(54万円)とほぼ同じの53万5千円だった。（参考ページ）当時の大卒初任給は2万2千円ほどだ。当時は手廻し式のタイガー計算機が3万5千円で買うことができた時代だ。
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この計算機は昨年『情報処理技術遺産』に認定された。トランジスタが530個、ダイオードが2300個使われ、その他の部品を含めると4000個あまりの電子部品が使われている。重量は25キログラムもある。
中身の電子回路はこのとおり。
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キットがあろうがなかろうが、こんなものを素人が作れるはずがない。回路図から配線した基板を再現するのは絶望的だ。たとえ作れたとしても事務机くらいの大きさになってしまうことだろう。
1960年代、電卓はテレビよりもはるかに複雑で高価なシロモノだったのである。部品点数だけみてもテレビの50倍ほどあった。
また、後継機のコンペット20もトランジスタ電卓である。（参考ページ）1965年に37万9千円（大卒初任給2万4千円）で発売。トランジスタ630個、ダイオード1980個使用。重量は16キログラムだった。わずか１年でこんなに小型化したのだ。
クリックで詳細（英語）や内部の回路が見れる
たとえ100円ショップで売られるようになろうとも、電卓が電卓であるかぎり論理回路が簡単になるわけではない。
自作するのは無理だとしても、せめて四則演算の電卓でよいから回路を全部理解してみたい。どうして電卓ごときにあれだけの電子部品が必要なのか、僕にはさっぱり理解できていないのが悔しい。
1970年代には「電卓技術教科書」という本が出ていたようだ。このページを書いた方も、僕と同じようなことを考えていらっしゃったようだ。この本にはコンペットCS-12Dの全回路図が掲載されている。
電卓技術教科書
http://www.protom.org/mad/0069.htm
電卓技術教科書〈基礎編〉〈研究編〉：ラジオ技術社
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/e639b30787954422bdcce0c6b17db2f0
また、次のページも大いに参考になりそうだ。信州大学工学部の井澤先生によるWeb教材である。特にこのページは必見。Javaアプレットによる電卓回路で計算過程が試せるように作りこまれている。トップページはこちらである。
論理回路１
http://www7b.biglobe.ne.jp/~yizawa/logic/index.html
論理回路２
http://www7b.biglobe.ne.jp/~yizawa/logic2/index.html
例）デコーダ部分の回路（二進数の入力から十進数を表示、クリックで拡大）
理数系を標榜するのであれば電卓の回路くらいは「一般常識」としておさえておきたいものだ。人生の目標がまたひとつ増えた。（参考記事：「加減乗除と小数の計算手順を理解したい。」）
ところで、ネットオークションに出回るのは、ほとんどが70年代以降のLSI電卓だが、たまに60年代のレア物も出品される。60年代の電卓はおおまかに次の３つに分けられる。（参照：電卓の歴史）
１）1964年～1966年：トランジスタ、ダイオードを使った卓上電卓
２）1966年～1969年：ICを使った卓上電卓
３）1969年～1970年：ICを使った電卓からLSIを使った卓上電卓への移行期
オークションにはたまに２）のICタイプの卓上電卓が出品される。マニアにとっては生唾モノだ。１）のタイプはほとんど博物館系の電卓。出品されても手を出せる価格ではない。（大阪大学には1950年代の「真空管計算機」というのがあるそうだ。）
YouTubeを検索しているうちに、とても古い時代のCASIOの卓上電卓AL-1000の動画を見つけた。IC（集積回路）はまだなく、トランジスタやコンデンサなどの電子部品を使って作られていた頃のものだ。表示は14桁のニキシー管であるにもかかあわらず、なんとプログラム電卓だという。平方根の計算が速いのにも驚かされた。世界初のプログラム電卓で431個のトランジスタ、1530個のダイオードが使われている。プログラミングは30ステップまで。
CASIO AL-1000 (1967)：技術仕様概要 技術仕様詳細（全回路図も見れる）
CASIO AL-1000 (1967) クリーニング後に起動する様子
この記事を書き終えてみると、100円で買った電卓がすごく貴重なモノのように見えてきた。
翌日に追記：
世の中には自分で電卓を作ってしまった人がいることを発見。上で紹介した「電卓技術教科書」の所有者で、彼が作ったのはトランジスタ式どころではない。リレー式電卓なのだ。すごすぎる。。。
リレーというのは電磁石を使ってスイッチをON/OFFする小さな電子部品で、1000個近くのリレーを使ってこの方は電卓を完成させている。4桁の電卓であること、小数点計算や割り算ができないなど機能は限定されているが、それでも素晴らしいことに変わりはない。彼の夢を実現するまでの経過を写真と動画つきで紹介したページである。「１２３４＋５６７８＝６９１２」を計算しているビデオ画像には感動した。
「妄想」だと思えても、あきらめなければ「現実」に変えられるのだ。
マイ・プロジェクトＸ 「リレー式電卓」
http://madlabo.oops.jp/MAD/relay/relay.htm
YouTubeにも動画がアップされている。白い小さな箱型の部品がリレーである。開発者ご本人による解説付き。
関連ページ：
カシオ計算機を創り育てた稀代の発明家と数多の発明品、想いに触れる - 「樫尾俊雄発明記念館」を訪れた（この記念館には1957年に製品化した世界初の小型純電気式計算機「14-A」が展示されている。1万個以上のリレーを使用した大型リレー式計算機と同じ性能を、独自に開発したわずか341個のリレーで実現した計算機だ。）
http://news.mynavi.jp/articles/2013/12/25/casio/index.html
リレー基本論理回路（フリーサーキットMenu）
http://www.tsystem.jp/freecircuit/freecircuitrelay.html
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関連記事：
加減乗除と小数の計算手順を理解したい。
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/44687dc879c9a6642b59c49a0c7cc3b3
機械式計算機ノスタルジア（タイガー計算器）
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/226dd92e17d66ac624b7279776aa77f6
計算尺ノスタルジア (コンサイス計算尺、ヘンミ計算尺)
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/b91ae7814c1830a9aaf7da77aadf88a8
関数電卓ノスタルジア (HP-12C, HP-15C, HP-16C)
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/03e84c4fe4608f263779c5f442bf29f9
ついに入手！：HP-12C（金融電卓）、HP-15C（科学電卓）
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/fd85dc6fb9d752e66342666970fa18b0
プログラム電卓ノスタルジア (TI-59, HP-67): Android携帯アプリ
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/0ad3750a80319805913264169939ea93
プログラム関数電卓ノスタルジア (CASIO fx-502P、fx-602P、fx-5800P)
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/8c31d67db36639471e9bc3209f88b3de
LED表示の関数電卓ノスタルジア (CASIO fx-15、Panac S-1)
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/2a60e8fc5f3c47b37b30de07e4c8d76e
カシオミニのノスタルジア
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/c57178b502b8207746af9df9a9e0dd90
算数チャチャチャ（NHKみんなのうた）
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/5f45451ee92873728f3046ed36cdce71
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コメントありがとうございます。
そのアイデアはヴィルゴット・オドネルというスウェーデン人が1874年に考案し、日本人では大本寅治郎が1923年にタイガー計算機として商用化していましたね。
タイガー手廻計算器資料館
http://www.tiger-inc.co.jp/temawashi/temawashi.html
僕も１台持っています。
機械式計算機ノスタルジア（タイガー計算器）
http://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/226dd92e17d66ac624b7279776aa77f6
コメントありがとうございます。
電動式は子供のころごみ置き場に捨ててあったのを拾ってきたことがあります。なつかしいですね。
僕は手回し式のタイガー計算機を持っていますが、タイガー計算機の電動式のも出品されていたのを見たことがあります。
できれば１台「電動式」も入手したいと思っています。
トランジスタ式電卓からＩＣの電卓に移行する頃に「電動式」というのがありました。いまだにヤフオクでもときどき出ますが、見た目はシャープのコンペットくらいの大きさなのですが、電子部品は無く、メカとモーターで動きます。表示器は無く、プリンタが付いています。私はブラザー製を入手しましたが、中を見て驚きました。
いえ、まったく知りませんでした。教えていただき大変ありがとうございます！
こういうのがあるんですね！自分でも４つほど見つけることができました。特に４つ目の関数電卓/グラフ電卓には感動しました。
https://www.youtube.com/watch?v=zDwZIGxwjgE
https://www.youtube.com/watch?v=noBEMeVntDo
https://www.youtube.com/watch?v=D-_6qAOYa2k
https://www.youtube.com/watch?v=wgJfVRhotlQ
https://www.youtube.com/watch?v=UmNwkn7FNks
https://www.youtube.com/watch?v=ygwQJPPO7-E
最も基本的な論理回路のみで作っているので
結構参考になると思います。
せめて回路を理解できるようになりたい。
→私の思いと同じです。。
僕は実物を見たことがありませんが、リレー式の計算機やコンピュータというのは想像するだけでワクワクします。富士通ではリレー式のコンピュータを動作する状態で維持するために今でもメンテナンスを続けているそうです。
富士通リレー式計算機 技術継承プロジェクト
http://jp.fujitsu.com/museum/relay/
リレー式であれ、ソフトウェアを使うものであれ、実用的な計算機を素人が設計して開発するのは、とても大変そうです。開発できなくてもよいから、せめて回路を理解できるようになりたいというのが、今のところの目標です。
もの凄く知識が幅広いですね。
素晴らしいです。
やはり、ソフトリレー計算機は大変ですか、、
私は、リレーのカチャカチャという音がたまらない世代です。
凄く何年も前ですが、根拠無くリレーを４００個くらいで加算機はできるかな、と思った時があります、その時、無謀にも電源部などは考慮に入れてませんでした。そして、何年かしてPCが利用できるようになったときソフトリレーは？？？、、と思っただけでそのままにしていました。ご紹介頂いたページ読んで見ます。また相談させてください。
>リレーを実際の物では無くソフト的に表現して、ＰＣの画面上に回路図を描き、ソフト的に通電すると言うリレー計算機（ソフト）はできないでしょうかね？
とても大変そうですが、原理的にはできると思います。
たとえばLTspiceという無料の回路シミュレータを使うとリレーを仮想的に作ることができます。これらを組み合わせて論理回路を組めばよいのだと思います。７セグメントの数字表示のための部品もLTspiceにあります。
以下のページを参考にしてみてください。
連載（24）LTSPICEで回路の検討 コイル、スイッチング電源について（3）
http://www.eleki-jack.com/KitsandKids2/2009/08/24ltspice3.html
LTspiceの連載記事一覧はこちらです。
http://www.eleki-jack.com/KitsandKids2/cat196/ltspice_1/
リレー基本論理回路
http://www.tsystem.jp/freecircuit/freecircuitrelay.html
リレーを使った回路一覧はこのトップページから見れます。
http://www.tsystem.jp/freecircuit/index.html
当該ページの回路図を見ることができました。
リレーを実際の物では無くソフト的に表現して、ＰＣの画面上に回路図を描き、ソフト的に通電すると言うリレー計算機（ソフト）はできないでしょうかね？
> ご紹介頂いたマイナビのサイト上手く接近できません
マイナビのサイトをすぐ開けるように、僕のこの記事の中に「関連ページ：」としてマイナビのページを追記しておきました。「応援クリックをお願いします！」のすぐ上です。
またマイナビのこの記事はＧｏｏｇｌｅから「誰でも見学できる樫尾俊雄発明記念館」というキーワードでヒットします。記事は全部で７ページに渡って書かれていますが、回路図は２ページ目にあります。回路図の写真をクリックすると拡大表示されます。
それと、ご紹介頂いたマイナビのサイト上手く接近できません，もう少しやってみます。
マイプロジェクトＸ「リレー式電卓」、凄いボリュームで読み切れてませんが、熱い物を感じます。
あと、このページも14-Aのしくみを理解するうえで役に立ちそうです。ページの中では「14A」と表記されています。
http://madlabo.oops.jp/MAD/relay/relay.htm
コメントありがとうございます。
そのようなテレビ番組が放送されたのですか！見逃しましてしまい、後悔しています。
１４－Aの回路図ですが、HP上のものより次のアドレスから、もっと鮮明な画像が見れます。今のところネット上ではこれがいちばん見やすい画像ではないでしょうか。
（以下ttpとなっている箇所はhttpと変換してからブラウザのURLのところに貼るり付けてみてください。）
ttp://news.mynavi.jp/photo/articles/2013/12/25/casio/images/013l.jpg
ttp://news.mynavi.jp/photo/articles/2013/12/25/casio/images/014l.jpg
もしGAUSS様が首都圏にお住まいであれば、樫尾俊雄発明記念館に足を運んで写真撮影してくるのもよろしいかと思います。でも３枚の回路図が重なっているので見れない部分が残ってしまいますが。。。
なお、以下の記事で紹介したSHARP（当時の早川電気）が監修した「電卓技術教科書」がたまたまヤフオクに出品されています。この本には1969年に発売されたCompet CS-12Dのしくみが、その全回路図とともに説明されています。オークションの残り時間はあと２日あるので、入札に参加されてみてはいかがでしょうか？
電卓技術教科書〈基礎編〉〈研究編〉：ラジオ技術社
ttp://blog.goo.ne.jp/ktonegaw/e/e639b30787954422bdcce0c6b17db2f0
ヤフオクで「電卓技術教科書」を検索
ttp://auctions.search.yahoo.co.jp/search?auccat=&p=%C5%C5%C2%EE%B5%BB%BD%D1%B6%B5%B2%CA%BD%F1&tab_ex=commerce&ei=euc-jp
これは素晴らしい講座を教えていただき、ありがとうございました！岡部先生が教えていらっしゃるのですね。
放送大学はアナログテレビの頃、物理の講座を見ていましたが、地デジになってからは見なくなっていました。
インターネットでも見れるので、順番に受講してみることにいたします。
便利な世の中になったものだと、つくづく思います。
http://ocw.ouj.ac.jp/tv/1542109/
http://www.moge.org/okabe/lectures/computer/
昨日はお知り合いになれてよかったです。コメントありがとうございます。
TTL(Transistor-Transistor Logic)についての連載記事とはすごいですね。雑誌「トランジスタ技術」は月刊誌ですから、神保町あたりでじっくり探さないとなりませんね。
この時代の電子技術を学ぶ上で、この雑誌（古本）の存在はきわめて貴重だと思います。
昨夜、前橋から帰宅したところ、オークションで落札した古い電卓が届いていました。ＳＨＡＲＰ ＣＯＭＰＥＴ ＣＳ－１２Ａで、LSI登場前のIC電卓です。
たぶん「トランジスタ技術」だと思う。
アダーやアキュームレータの組み合わせで計算して、ニキシー管で表示だったかな。
除算機能は無かったような…
まずは仮想電卓で試して、どれくらいの難易度なのかを知ったほうがよさそうですね。
WideStudioもダウンロードしてみます。
ありがとうございました。
ｉ４０４０だったかな、最初のマイクロコンピュータ。その後マイクロコンピュータは大いに発展して、当時メインフレーム（大型計算機）を脅かしていたミニコン（ＤＥＣ）を駆逐して、今ではオフィス・工場・家庭に、使っていない場所が無いくらいです。リレーは元々電話交換機部品でしたが、今では機械制御に欠かせないものです。またコンピュータを使ったＰＬＣが発展して世界中にメーカーがあります。で、そのＰＬＣ用のプログラム作成ソフト（高い！）を使って仮想電卓を作って、シミュレータで動作確認できます。
ＩＣ，ＬＳＩは今では小さくなりすぎて、工作としては入手性も考えると面倒です。リレーなら配線可能ですが、お金が大変です。無料ソフトＷｉｄｅＳｔｕｄｉｏをダウンロードすれば、仮想電卓を作って楽しめますよ。Wide Studioお勧めです。
紹介いただいたサイトをのぞいてみました。
僕のような素人には「会議室」を読むだけでも、いろいろと参考になりますね。
プロの方にとっては電卓の設計は難しいことではないわけですか。なるほどです。
http://www.system-brain.com/fa.htm
「会議室」でなく「電気屋の溜まり場」の方が良いと思います。雑談だから。
今、不況なので、お金を出せばホントに誰かが作ってくれますよ。
お久しぶりです！
そうなんですよ。このリレー電卓の達人には尊敬してしまいます。
YouTubeにも動画を見つけたので追記しておきました。
でも物理ブログに興味を示している人の間では「電卓ネタの記事」は人気がないみたいです。にほんブログ村の「物理ブログ、注目記事」のところに僕の電卓系についてのブログ記事はさっぱり表示されません。
小学生レベルというのは意味もわからず、回路図どおりに組み立てて、それで満足してしまうレベルですよ。（笑）
> むしろ認知度は低いですかねえ ^_^;
それでは僕がリレー電卓の達人さんを記事で紹介したのは、少しは認知度アップに役立ちますね。少しでも多くの少年が、彼の電卓に啓発してくれればいいなと思っています。少年じゃなくてオジサンでもいいわけですけど。
あと書店では本のほかに「電子ブロックmini」も買ってきてしまいました。４ビットや８ビットのマイコンキットのほうは買うかどうか少し保留します。
バーチャルですけどTINA 9という回路シミュレーターのソフトもよさそうですね。このソフトをベースにした本も買いました。
小学校の電子工作ってば、意外とレベル高いかも。
子供が喜ぶよーなもんをさらりと設計できたら
達人の領域です。
私もアナログ方面はさっぱり分かりませんし、
デジタルでも滅多に現物の基板なんか触りません。
> リレー電卓の達人さんは、
> ハードウェア系の人たちの間では有名なのですね
あまり同業者と話題にしたことありませんが、
むしろ認知度は低いですかねえ ^_^;
> 僕が使えるのは今のところC++,Java、Perl、Ruby
そんだけ使いこなしてれば、
Verilog HDL なんか楽勝ですよきっと。
しかし、HDL ってのは変化が速くて、
最近は、まるで付いていってません (-_-;)...
教えていただき、ありがとうございます。僕はソフトウェア一筋で過ごしてきたのでハードウェアに詳しい方には憧れます。僕はいまだに小学生の電子工作レベルですから。（電磁気学は物理として学びましたが、回路理論はごく基礎的なことだけしか学びませんしね。）
さきほど書店で電子回路入門の本を買ってしまいました。
リレー電卓の達人さんは、ハードウェア系の人たちの間では有名なのですね。
紹介していただいたPDFファイルにもざっと目を通させせていただきました。便利な時代になったものですね。HDL(=Hardware Description Language)というのも調べてみたくなりました。僕が使えるのは今のところC++,Java、Perl、Rubyくらいのものですから。。
IC = 論理ゲートが部品になった。
LSI = マイクロプロセッサ + ソフトウエアで実装。
ってことになりますから、
それ以前の、トランジスタレベルの部品でやりたいとなると、
なかなかつらい仕事になりそーですねえ。
本職の端くれとしては、電子の動きまで考えるよーな設計は、
ある意味気持ちよさそーなので、やってみたいとは思いますが ^_^;
以下、番外の雑談です。
最近の論理回路の設計では、論理ゲートすらあまり意識しません。
HDL で書いて論理合成し、FPGA に焼いて一丁上がりってなもんです。
それでも、整数四則演算だけの電卓を実装するとしても、
初心者がスクラッチからやるなら半期の実習くらいの重さかも。
検索したら、まさにそんな文書が引っかかりました。
http://www-vlsi.es.kit.ac.jp/~kobayasi/refresh/0911/sdoc/slide/calc2009.pdf
HDL で電卓作る雰囲気はわかるかと。
おはようございます。
安野光雅さんはそのような本も書いていたのですね。「わが友 石頭計算機」と同じ著者の「石頭コンピュータ」をさっそく注文してみました。
加算器の実物は、きっと子供たちへのとても素晴らしい遊具＋教材になると思います。
ありがとうございます。
ずっと昔のことですが、安野光雅さんの『わが友 石頭計算機』を読んで感動しました。ボールを使って４ビットの加算機を遊具として作りたいと思ったものです。
科学館に展示したら受けるでしょうね。
これが作れると（たとえ一瞬でも）考えた自分についても無謀としか言いようがありませんね。（笑）
でも、最近の若い世代の人の中には電卓が簡単に作れると思っている人が案外たくさんいるのではないかと思います。