Layout des M030-M Moduls

13.03.2017

 

Hier das endgültige Layout, mit dem die Leiterplatten produziert werden.

Es tauchte die Frage auf, warum M030-M. Wie zu sehen ist liegt das M auf der Seite,

als Summenzeichen. Trotzdem M, Weil ich einen persöhnlichen Grund habe,

an den mich der 8.März errinnert. Als Summenzeichen dargestellt, weil die Summe aller Ideen,

die ich nach der Fertigstellung der Vorgängerversion beim erproben hatte,

in dieses Layout eingearbeitet wurde.

Dazu gehört auch, das ausreichend Abblockkondensatoren über das Layout verteilt wurden,

die teure Spezialfassungen oder ein Bestücken von der Rückseite unnötig machen.

Der Abstand der Leiterzüge zu den Außenkanten der Leiterplatte konnte durch

die Neuaufteilung der Bauelemente und ein Zusammenrücken, jetzt so groß gemacht werden,

das auch der Einbau in den Metallrahmen von Matro nicht mehr zu Problemen

mit Kurzschlüssen führt.

Die Spitzen an den Steckkontakten werden von der Leiterplattenfirma für

die Hartvergoldung gefordert.

Ich freue mich, das dieses Projekt doch noch ein gutes Ende gefunden hat.

Ich danke allen, die mir Mut machten weiter zu arbeiten.

14.03.2017

 

Die Musterplatine ist bestellt, die Schaltung ist fast unverändert zum ersten Nachbau des

M030 Moduls. Anstelle der 74LS541 wird hier der 74LS/HCT245 genutzt.
Der Umschalter für 32KB und 64KB Modus ist aus Gründen der höheren Zuverläsigkeit und

einfacherer Bedienung entfallen. Es ist ständig der 64KB Modus Aktiv. Wer unbedingt den

32KB Modus des Originalen M030 haben möchte, der kann das über eine Lötbrücke realisieren.

Wobei sich der Sinn für mich sich nicht so richtig erschließt. Ein Nachbau ist nun einmal kein

Original. Warum soll ich dann auf eine Funktion und verbesserten Komfort verzichten?

Ein Jumper für die Ucc Zuschaltung ist hinzugekommen (Jp4). Die Transistoren VT106 und

VT107 können anstelle der Relais K01 und K02 eingebaut werden. Damit ist die

Versorgungsspannung Ucc bis zu 40mV höher am Eprom als mit den ursprünglich verbauten

Relais (Stromabhängig).
Hierzu wurde im Robotronforum diskutiert inwieweit der Einsatz der Transistoren sinnvoller ist,

als der Einsatz von Relais. Durch praktische Versuche konnte jedoch bestätigt werden,

dass die Schaltung mit Transistoren zuverlässiger funktioniert. Es können jedoch trotzdem

die Relais anstelle der Transistoren eingebaut werden. Im Layout ist beides vorgesehen.
Hierzu ein kleiner Exkurs, bei Professionellen Programiergeräten wird nach dem Programmieren

zweimal verifiziert. Einmal mit 5,25V und ein zweites mal mit 4,75V.
Bei den Computern der KC85 Reihe, kann die 5V Bestriebsspannung zwischen

4,7 bis 5,27V schwanken. Dies wurde bei verschiedenen Geräten festgestellt.

Bei einem Gerät waren sogar nur maximal 4,9V erreichbar. Erst nach dem Einbau von

Schottkydioden konnte die Sollspannung von 5V eingestellt werden. Die Betriebsspannungen

zum verifizieren wären hierbei nur schwer erreichbar. Durch den Einsatz von Relais können

sich die Spannungen noch weiter verschieben. Ein weiterer Vorteil von Transistoren ist,

dass sie keinem Verschleiß unterliegen wie die Relais.
Durch die gesammelten Erfahrungen mit dem ersten Nachbau des M030,

wurde der Eprommer so geplant, dass er sich einfach aufbauen und handhaben läßt.
Auf die im Robotronforum zur Sprache gebrachten MOSFET Transistoren, die anstelle

der Bipolaren verwendet werden könnten, wurde zu Gunsten der Bipolaren Transistoren

entschieden, die in der T092 Bauform als BC640 oder SF818, die nicht Pinkompatiebel sind,

einen geringeren Spannungsabfall bei den vorkommenden Strömen aufweisen.

Noch niederohmiger sind die Transistoren der BD-Reihe. Dazu eine Beispielrechnung

für Interessierte:

 

Ich weiß, das es P-kanal FETs gibt, die vom Gehäuse abgesehen mit etwas mehr Aufwand

verwendbar wären. Aber! Die haben selbst als TO220 Bauform schlechtere Werte bei 5V als

der angegebene PNP Transistor BC640. Es gibt auch SMD FETs, die bei größeren Klimmzügen

verwendbar wären. Aber bei 5V schlechtere Eigenschaften haben als der verwendete BC640.

Nur einen Wert aus dem Zusammenhang zu greifen, wie es manche im Robotron Technik Forum

machen ist kein Vergleich und damit völlig ungeeignet. Ich habe Power FETs mit 4mOhm RDSon.

Trotzdem sind sie ungeeignet. Es kommt darauf an bei welcher Gatespannung und bei welcher

Drain Source Spannung dieser Wert relevant ist. Zu den Opto MOS Bauelementen kann ich nur

sagen, das sie von der Schaltgeschwindigkeit meiner Meinung nach ungeeignet sind.

Das ist wieder die Sache, mit dem herauspicken eines Wertes, der alleine nichts besagt.

Außerdem wollte ich nicht mit SMD auf der Leiterplatte anfangen wenn es auch einfacher geht.

Wer sich Beratungsresistent gibt, braucht sich nicht zu wundern, wenn er mit einem Projekt auf

die Nase fällt. Alles das ist nur die Wiederholung vorheriger Aussagen von mir.

Der freundliche Mensch aus dem Robotron Technik Forum, der mir bei meinen Daten vorhält,

das ich meine Statistik fälsche wie ich es brauche, muß den Leserquerschnitt dieser Worte für

sehr beschränkt halten, das sie auf seine Worte hereinfallen.

Er vergleicht meist garnicht, sondern pickt sich Einzelwerte zu seinen Gunsten heraus,

oder wenn er vergleicht, ja gerade Äpfel mit Birnen.

 

Um aber nicht Äpfel mit Birnen vergleichen zu müssen, werden dabei die Werte von Transistoren im TO92 Gehäuse

genommen. Gerade dadurch wird doch der Vorteil eines PNP Transistors deutlich. Wenn unterschiedliche Bauformen

mit verschiedenen Arbeitspunkten verglichen werden, kann nur eine falsche Entscheidung herauskommen.

 

Es ist auch nicht klar, was das Geschwurbel sein soll, das von dem schon erwähnten Forumsuser in den Raum gestellt wurde.

 

Hier wird vermutet,, das es etwas nicht greifbares, wie das seine Ausfälle im Forum gegen  User sind, die ohne von ihm durch

Fakten belegt zu werden sich immer wieder im Kreise drehen.

Deshalb wird in Zukunft hier und im Forum, nicht mehr auf seine Angriffe reagiert, da es ihm nicht um die Klärung von Problemen geht,

sondern nur darum, seine Macht und Größe zu zeigen, indem er andere schlecht hinstellt.

Viele Worte ohne belegbare Substanz oder brutalste Drohungen und Unterstellungen.

Er möchte ernst genommen werden!

Hier wird er ernst genommen und in Zukunft auf Fahrten nach Garitz oder anderen Treffpunkten verzichtet.

Es ist zwar alles nicht so gemeint, wie er schreibt, aber wer weiß das schon, wenn er schon mit seinen Worten nicht wählerisch ist.

Das er auf Bier wert legt ist von ihm im Forum zu erfahren. Da kann ausversehen schon mal ganz ungewollt einem anderen User

etwas passieren. Der ist ja dann selber Schuld. Er hat ihn ja gewarnt (bedroht).

Dabei bezieht er sich immer wieder auf seine falschen Angaben, die auch durch  ständige Wiederholungen nicht an

Wahrheitsgehalt und Substanz gewinnen.

Auf dieser Seite hier wird auf Fakten, die auch Datenblättern entnommen wurden und durch Messungen bei praktischen

Versuchen bestätig werden konnten, Bezug genommen.

Das kann jeder der möchte, hier und im Forum, anhand der Angaben nachprüfen.

Dabei sind es vorsichtige Werte eher zu meinen Ungunsten.

 

Hier wird der  BS250 als P-Kanal FET und der BC640 als PNP Transistor, wie er im M030 verwendet wird, verglichen.

 

Der BC640 hat in der Schaltung, wie ich seine Ansteuerung diemensioniert habe, einen Uce Spannungsabfall

von 10mV bei einem Strom von 50mA. Der BS250 hat laut Datenblatt einen RDSon von 12 Ohm im "worst case" Fall bei 10V.

Für 5V ist der RDSon laut Datenblatt höher!

 

Nach dem Ohmschen Gesetz U=RxI sind U=12x0,05, U=0,6V! Der Eprom 2732 braucht aber auch schon mal 100mA.

Deshalb ist er auf den USB Brennern die es billig aus China gibt nicht zu brennen.

 

Wie ich das sehe, ist das 60x soviel wie die 10mV beim BC640 oder habe ich in meinem Gedankengang einen Fehler?

Ich denke, eher nicht.

 

Der gemessene Spannungsabfall bei mehreren SIL Relais verschiedener Hersteller beträgt 20mV pro Kontakt.

Die Kontakte sind zwar nicht mit Gold beschichtet, das gibt es in der Bauform nicht, aber mit Palladium.

In der Schaltung des M030 liegen zwei Kontakte hintereinander, was die Zuverlässigkeit bei Erschütterungen verschlechtert.

Das entfällt bei der Verwendung des vorgeschlagenen BC640. Kostet aber im Gegensatz zu den Relais nur rund ein Zwanzigstel

(0,08€ bei Reichelt).

 

Darüber besteht also vielfach eine falsche Vorstellung, wurde aber durch eingehende

Untersuchungen an verschiedenen in Frage kommende Transistoren, bei ausreichendem

Ansteuerstrom, bestätigt. Es muß dabei beachtet werden, das für die Ansteuerung

der Transistoren nur TTL-Pegel zur Verfügung steht. Damit würden FETs eventuell

noch im linearen Verstärkerbetrieb arbeiten, was zu sehr hohen Spannungsabfällen über sie führt.

Nur wenn sie mit den maximal möglichen 20V angesteuert werden und im Sättigungsbereich

arbeiten haben sie vergleichbare oder kleinere Spannungsabfälle wie Bipolare Transistoren.

Selbst spezielle MOSFETs mit sehr niedriger Gatesteuerspannung arbeiten bei

5V Versorgungsspannung nicht sicher im gesättigten Bereich, sind teurer oder schlechter beschaffbar

als der verwendete BC640.

Das wird leider von den meisten Entwicklern übersehen, was dann zu Ausfällen wegen der großen Verlustleistung  in diesen Transistoren führen kann. Die im Forum vorgeschlagenen SMD Transistoren haben ja kaum eine Möglichkeit die entstehende Wärme im linearen Betrieb loszuwerden. Damit steigt die Restspannung weiter!
Durch eine Schaltungs und Softwareänderung die ein Mitglied des Robotron Forums vorgeschlagen hat, können die Eproms aller Hersteller, vom 2708 (mit Adapter) bis zum 27(C)512 programmiert werden (defekte Eproms ausgenommen).

Die Eproms, die sich mit dem Original M030 und dem ersten Nachbau nicht brennen ließen, sind durch eine Schaltungserweiterung, hier auf diesem Modell alle zu brennen.
Die kompletten Unterlagen zu dem Projekt sind vorhanden, einschliesslich des Layoutfiles.

Durch den Bestückungsdruck wird eine Belebung der Platine sehr einfach sein.
Ansonsten gibt es in der Bedienung des Moduls keinen Unterschied zum Vorgänger oder zum Original M030.
Sobald die Stückzahl abgesetzt wurde, um die Kosten einzuspielen, wird das Layoutfile veröffentlicht

und steht so der Allgemeinheit zur Verfügung.
Der jetzigen Entwicklungsstand ist der Zusammenarbeit einiger Forumsmitglieder des Robotron Technik Forums zu verdanken. Damit konnte auch die Programierung des 27(C)512 realisiert werden. Die Einbeziehung des 27(C)512 wäre auch auf anderem Wege möglich, wie es der Buebchenbrenner aus dem Jahre 2009 zeigt,

die jetzige Variante ist jedoch einfacher realisierbar und durch die Softwareunterstützung des Forumsusers, der den Vorschlag gemacht hat, komfortabler.
Der komplette Unterlagensatz zum Aufbau, mit den Schaltungen wird hier nach einer eventuellen Serienfertigung von Leiterplatten veröffentlicht.
Auch eine mögliche Integration des 2708 Adapters wurde bewußt verzichtet. Das Interesse daran ist

bisher zu gering um die erhöhten Leiterplattenkosten, durch die dadurch größere Platine,

zu rechtfertigen. Außerdem kann die Stromaufnahme der Inverter, immerhin 2W, Plus des

Stromverbrauchs des M030 selbst, den Ausbau des KC85 Systems mit weiteren Modulen behindern.

Bei einem aufgesetzten Modul, wie dem jetzt vorhandenen 2708 Adapter, kann auch

eine externe Speisung vorgenommen werden, wenn es nötig ist. Es sind auch noch genug

Platinen für den 2708 Programieradapter vorhanden, so das Interessenten auch diese Eproms damit programmieren können.