Ffm., März 1995
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Hallo,
als erstes möchte ich mich vorstellen. Mein Name ist Thomas Grasel, ich bin 24 Jahre alt und studiere Elektrotechnik an der TH Darmstadt. Meinen ATARI 800XL besitze ich seit 1985. Er ist mittlerweile auf 320K und um einen 25K Bibomon aufgerüstet worden. Seit 1986 arbeite ich mit einer ATARI 1050 Floppy mit Turbo 1050 Erweiterung. Im vorletzten Jahr kam dann noch eine 1050 dazu, diesmal mit eingebauter Speedy.
Im folgenden möchte ich versuchen Dir die Gründe zu erklären warum ich ein Schaltnetzteil für den ATARI entwickelt habe, und wieso dessen Einsatz mir so sinnvoll erscheint.
1. Einleitung
Schon sehr früh mußte ich feststellen, das meine 1050 in ihrem vorherigen Leben wohl ein Toaster war. Die Wärmeentwicklung ist jedenfalls enorm. Deshalb kam mir bald der Gedanke, das 'man' dort etwas machen müsse. Leider fehlte immer die Zeit um ein solches Projekt in Angriff zu nehmen. Aber im Dezember 1992 raffte Ich mich dann doch auf und entwickelte das hier beschriebene Schaltnetzteil für ATARI 8-bit. Das heißt das Du hier die Arbeit von ca. 1 Jahr vor Dir liegen hast!!!
Aber eins nach dem anderen. Als ich mich im Herbst 1992 dafür entschied, in der nächsten Zeit noch eine zweite Floppy zuzulegen, wurde das Projekt Schaltnetzteil akut. Mir geht es wohl wie vielen Usern: Chronischer Platzmangel auf dem Tisch! Also einfach die zweite Floppy auf die erste und... (Fluch!) geht nicht, die untere Floppy würde viel zu heiß! Die XF551 stellte damals für mich keine Alternative (darüber läßt sich streiten) dar, also eine 1050 mußte es schon sein.
Man kann natürlich sagen, macht nix, laß sie halt heiß werden. Aber das ist falsch, denn einige Floppies reagieren auf zu hohe Temperaturen mit Schreib/Lesefehlern. Noch schlimmer ist wohl das sich bei der erhöhten Temperatur die Lebensdauer des Schreib/Lesekopfes, der EPROM's und der Disketten verringert. Und das sind leise Tode. Irgendwann läßt sich eine Disk einfach nicht mehr lesen.
Auf der Rückseite der meisten Disks sind Sicherheitshinweise angegeben. Dort heißt es: "Temperatur 10-52 C". Jeder 1050 Besitzer wird mir wohl bestätigen, das locker mehr als 52 C am Kühlkörper der Floppy entstehen! Leider ist das nicht nur das Problem der 1050, die anderen Floppies (von ATARI) werden ebenfalls sehr heiß.
Die 810er Floppy heizt am meisten, aber selbst die relativ neue XF551 hat dieses Problem immer noch. Die Konstrukteure haben ihr jedoch nicht so viele Lüftungslöcher im Gehäuse spendiert, dadurch merkt man von außen nicht so viel von der entstehenden Hitze. Im folgenden werde ich mich auf die Beschreibung der Probleme bei der 1050 beschränken, da alle drei Floppytypen die gleiche Ursache für die Hitzeentwicklung haben, nur die Positionen der relevanten Bauelemente in der Floppy variieren.
Aber das sind das ja noch nicht alle Hitzequellen. Die (externen) Trafos der Floppy und des Rechners sind ebenfalls kleine Backöfen.
Um das Manko Hitze und die daraus folgenden Fehler zu beseitigen, habe ich dieses Schaltnetzteil entwickelt. Bei der Entwicklung zeigten sich noch eine ganze Reihe weiterer Vorteile des Schaltnetzteils, auf die ich später eingehen werde. Im nun folgenden 2. Abschnitt will ich zuerst versuchen Dir die Ursachen für die entstehende Hitze zu nennen.
2. Ursachenforschung
Also Meßgerät raus und gemessen. Die Ergebnisse waren erschütternd. Alle Trafo's waren überlastet. So zieht mein Rechner ohne jede Erweiterung bereits 1.1 Ampere bei 5 Volt. Das Netzteil ist aber nur für 1A Last ausgelegt. Der Kühlkörper ist (selbst für 1 Ampere) viel zu klein, so daß sich das ganze Netzteil stark erwärmt. Beim Einbau meiner Ramerweiterung und des Bibomon erhöhte sich die Stromaufnahme auf 1,4A.
Wer jetzt meint, er hätte das Schlimmste hinter sich, der sieht sich leider getäuscht. Bei den Floppies wurde noch viel mehr gepfuscht. Die Stromaufnahme meiner 1050 beträgt bei laufendem Diskmotor über 5.5 Ampere! Die Angabe des Trafo's lautet jedoch: "Output: 9V AC / 3A". Das heißt etwa 80% Überlast! Das hält kein Trafo auf Dauer aus.
Nun drängt sich natürlich die Frage auf, wozu braucht die Floppy überhaupt so viel Leistung? Es sind immerhin etwa 50 Watt! Schuld ist vor allem die Spannungsversorgungsschaltung der Floppy. Im Anhang dieses Bauplans befinden sich die drei Schaltpläne der Spannungsversorgung für ATARI 810, 1050 und XF551.
Wenn man die 1050 öffnet sind die Übeltäter schnell lokalisiert. An dem großen U-förmigen Kühlkörper befinden sich 3 IC's. Von vorne gesehen befinden sich 2 davon auf der linken und eines auf der rechten Seite. Das Erste IC auf der linken Seite entpuppt sich als einfacher Transistor. Er ist für die Regelung der Umdrehungszahl der Floppy verantwortlich, und wird nur warm wenn der Floppymotor läuft. Wenn dies aber der Fall ist, erzeugt er eine Verlustleistung (Wärme) von ca. 6 Watt.
Der Regler dahinter ist ein (7812) Festspannungsregler für die 12 Volt Versorgung der Floppy. Diese benötigt die Spannung hauptsächlich für den Disk- und Steppermotor. Dementsprechend wird der Regler ebenfalls nur bei laufenden Motoren heiß. Dann ziehen die Motoren aber etwa 1.4 Ampere, obwohl der Regler nur mit maximal 1 Ampere belastet werden darf. Zudem wird er über eine Spannungsverdopplerschaltung versorgt, die ebenfalls einiges an Wärme erzeugt. Die Eingangsspannung des 12V-Reglers beträgt dadurch immerhin ca. 17V, und das heißt wiederum ca. 7 Watt Verlustwärme. Und das um eine Last von ca. 16 Watt zu treiben (Wirkungsgrad 0.7)!
Der Regler auf der rechten Seite ist ein 5V Festspannungsregler. Er liefert die Versorgungsspannung für die ganzen Logik-IC's der Floppy. Somit wird er ständig warm, egal ob der Motor läuft oder nicht. Seine Eingangsspannung beträgt ca. 11 Volt bei einem Strom von ca. 0.6 Ampere. Was ca. 4 Watt Wärme für eine Last von 3 Watt (Wirkungsgrad 0.45) bedeutet.
Wenn man sich also das ganze Konzept der Floppies ansieht, stellt man fest, das ca. 2/3 der Leistungsaufnahme (20 Watt) verheizt wird! Wenn Du jetzt meinst, die Überlastung würde an den eingebauten Erweiterungen liegen, muß ich Dich enttäuschen. Diese nehmen nur ca. 0.1A bei 5V, also 0.5 Watt oder 10% auf.
Wenn Du bei Deiner 1050 Floppy ab und zu Probleme beim Einschalten hast, kann das an obiger Konstruktion liegen. Bei mir traten diese Probleme nach dem Umbau für das Schaltnetzteil nicht mehr auf!
3. Eigenschaften des Schaltnetzteils
Das Schaltnetzteil ist für die Versorgung eines Rechners (mit allen möglichen Erweiterungen), sowie zwei Diskettenstation ausgelegt. Es können jedoch noch mehr Geräte angeschlossen werden, solange der Ausgangsstrom von 4A bei 5V sowie 4A bei 12V nicht überschritten wird.
Mit der optionalen Zusatzschaltung können darüber hinaus auch noch Geräte angeschlossen werden, die bis zu 100mA bei -5V und 100mA bei -12V benötigen. Werden größere Kühlkörper verwendet läßt sich hier auch ein größerer Dauerstrom erreichen. Der Wirkungsgrad des gesamten Schaltnetzteils (ohne Zusatzschaltung) beträgt ca. 0.85-0.9 und ist somit etwa doppelt so hoch wie bei der Orginalstromversorgung. Die Auslastung des Schaltnetzteils liegt beim Anschluß eines Rechners und zwei Floppies bei etwa 65% für 5V und 75% für 12V. Es sind also noch genügend Reserven vorhanden, um Erweiterungen oder noch andere Geräte zu versorgen.
Das Schaltnetzteil wird wie das alte Netzteil an den Rechner angeschlossen. Das heißt es sind keinerlei Eingriffe am Rechner nötig. Der Rechner benötigt nun kein eigenes Netzteil mehr (Platzersparnis). Für den Anschluß der Floppies müssen diese umgebaut werden. Der Eingriff ist jedoch nicht schwierig und kann jederzeit rückgängig gemacht werden. Auch hier ist nach dem Umbau kein extra Trafo für jede Floppy mehr notwendig. Die Spannungsversorgung aller Geräte erfolgt ausschließlich vom Schaltnetzteil aus!
Und nun das wichtigste: Die Floppies werden nicht mehr heiß!!!
Wenn Du jetzt meinst ich hätte das Wärmeproblem nur auf das Schaltnetzteil verlagert, dann kann ich Dich beruhigen, das Schaltnetzteil wird auch nur handwarm (ca. 40 C).
Das heißt, daß nebenbei auch weniger Leistung aufgenommen wird, und somit die Lichtrechnung niedriger wird. Für die eingesparte Leistung von etwa 20 Watt kann schon wieder der Fernseher/Monitor betrieben werden.
Man kann natürlich auch versuchen ein Schaltnetzteil von einem PC für den XL umzubauen. Jedoch kostet dieses bereits etwa 150 DM und in diesem Preis sind noch nicht einmal das noch nötige Gehäuse (50 DM), der Umbau oder die Verbindungskabel (20 DM) inbegriffen. Außerdem ist es größer als das hier vorgestellte und besitzt dazu noch einen nervenaufreibenden Lüfter.
Leider mußte ich schon miterlerleben wie versucht wurde ein PC-Schaltnetzteil an eine XL/XE-Anlage anzuschließen. Durch die viel zu hohe Amperezahl wurde ein Rechner bei einem Kurzschluß zerstört!
Nun aber noch einmal eine Zusammenfassung der Merkmale meines Schaltnetzteils. Auf einige Punkte werde ich später im Text noch genauer eingehen.
+ Versorgung eines Rechners und zwei Floppies mit einem Netzteil
+ Genügend Leistungsreserve für Erweiterungen und weitere Geräte
+ Auch Geräte die negative Spannungen benötigen können angeschlossen werden
+ Die Ausgänge sind kurzschlußfest
+ Keine heißen Netzteile mehr
+ Keine heißen Floppies mehr, egal ob 810, 1050 oder XF551
+ Ein Powerschalter für alle angeschlossenen Geräte
+ Zwei Steckdosen für den Anschluß von z.B. Monitor und Drucker
+ Es wird nur noch eine Wandsteckdose für den Betrieb Deiner gesamten Rechneranlage nötig
+ Platzersparnis (Nur noch 1 Netzteil statt 3 oder mehr)
+ Verringerung des Kabelwirrwarrs
4. Aufbau der Elektronik
Im folgenden möchte ich auf den genauen Aufbau des Schaltnetzteiles eingehen. Wenn Du das Schaltnetzteil nachbauen möchtest, so solltest Du ein wenig Übung im Umgang mit dem Lötkolben haben und Dich mit den Gefahren und Regeln beim Arbeiten am 220 Volt Lichtnetz auskennen. Ist das Letztere nicht der Fall, so überlasse diese Arbeiten jemanden der sich damit auskennt. Denn bei Arbeiten am 220 Volt Netz besteht Lebensgefahr!!!
Für den Aufbau Deines Schaltnetzteils ist einige Ausrüstung erforderlich, die sich bestimmt schon in Deiner Hobbywerkstatt befindet, oder die Du dir sicher bei einem Bekannten ausleihen kannst.
+ Lötkolben mit ca. 25 Watt oder Lötstation
+ Entlötsaugpumpe
+ Multimeter (digital oder analog)
+ Regelbares Netzteil
+ Bohrmaschine
+ evtl. Stichsäge
+ Ätzausrüstung (für die Platine)
Du solltest Dir die folgende Aufbauanleitung als erstes bis zum Ende durchlesen und erst dann mit dem eigenen Aufbau beginnen. So kannst Du, wenn Du etwas im Aufbau variieren willst, die Auswirkungen der Änderungen am besten nachvollziehen. Alle erforderlichen Bauteile sind im Anhang in einer Liste zusammengestellt.
Für die Platine sollte eine Epoxydplatte mit einer Kupferauflage von 70um verwendet werden. Das stellt sicher das die auf der Platine auftretenden hohen Ströme nicht zu einer Erwärmung / Zerstörung der Platine führen können.
Mit Hilfe des im Anhang befindlichen Schaltplans kannst Du mit der Bestückung der Platine beginnen.
Auf der Platine wird zuerst die Drahtbrücke eingelötet. Danach folgen die Widerstände, Steckverbinder, Dioden, Spulen und Kondensatoren. Dabei sollten die Anschlußdrähte der 4 Dioden nicht einfach abgeschnitten werden, sondern in Richtung der gestrichelten Linien (Leiterplattenbild im Anhang) auf der Leiterbahn festgelötet werden.
Dies führt zu einem größeren Leitquerschnitt, da an diesen Stellen die höchsten Ströme auftreten.
Bei den Elektrolytkondensatoren, sowie den Dioden muß besonders auf die richtige Polung geachtet werden, da jede Verpolung unweigerlich zur Zerstörung des Bauteils führt!
Jetzt kommen die IC's an die Reihe. Zuerst muß jeweils ein Loch in die Kühlkörper gebohrt werden. Mit Hilfe einer Schraube kann nun das IC mit dem Kühlkörper verschraubt werden. Wenn Du Wärmeleitpaste zur Hand hast kann ETWAS! aufgetragen werden. Die IC's können jetzt eingelötet werden.
Die Platine sollte nun besser noch einmal auf ungewollte Kurzschlüsse, Unterbrechungen und falsch eingelötete Bauteile überprüft werden.
Nun kann der erste Test durchgeführt werden. An den mittleren Platinenanschluß für den Trafo wird der Minuspol des regelbaren Netzteils angeschlossen. Der Pluspol des Netzteils wird mit dem Kathodenanschluß von D1 oder D2 verbunden. Die Ausgangsspannung des regelbaren Netzteils kann nun langsam hoch gedreht werden (max. 35V). Der Strom darf dabei nicht über 250mA steigen, sonst liegt ein Fehler vor. Wird die Spannung zu schnell hoch gedreht, so entsteht auch ohne einen Fehler eine kurze Stromspitze, die die großen Elektrolytkondensatoren auflädt. Ab einer Eingangsspannung von 13V müssen beide LED's voll leuchten. An den beiden Ausgangsklemmen liegen nun 5V bzw. 12 Volt an. Der Eingangsstrom beträgt nun etwa 120mA. Dies entspricht einer Leistungsaufnahme von etwa 1.5 Watt. Bei weiterer Erhöhung der Eingangsspannung darf sich die Ausgangsspannung nicht mehr erhöhen, der Eingangsstrom nimmt hingegen ab!
Hängt man nun eine Last an das Schaltnetzteil an, so erhöht sich der Eigenverbrauch des Schaltnetzteils, unabhängig von der Last nur noch auf etwa 3-5 Watt (je nach Güte der verwendeten Bauteile).
Die optionale Zusatplatine muß, falls benötigt, separat geprüft. An den mittleren Platinenanschluß für den Trafo wird der Pluspol des regelbaren Netzteils angeschlossen. Der Minuspol des Netzteils wird mit dem Anodenanschluß von D5 oder D6 verbunden. Ab einer Eingangsspannung von ca. 15V müssen die korrekten Ausgangsspannungen anliegen.
5. Gehäuse und Verbindungskabel
Soweit zur Elektronik, nun aber zum Gehäuse und den Kabeln.
Bei einem Schaltnetzteil kommt diesen Bereichen eine große Bedeutung zu. Das Gehäuse dient zur Abschirmung, der nicht zu unterschätzenden Störungen. Diese sind nicht zu unterschätzen. So kann es zu Störungen beim Radio- und Fernsehempfang kommen. Es ist daher unbedingt nötig eine möglichst geschlossene metallische Umhüllung um das Schaltnetzteil zu bauen. Hierfür kommt zum Beispiel ein HF-Gehäuse in Frage. Mit der Wärmeabfuhr sollte es trotz des geschlossenen Gehäuse keine Probleme geben. Experimente haben jedoch gezeigt, das es in diesem Fall auch ausreicht, ein metallisches Gehäuse mit kleinen Öffnungen zu verwenden. Es darf aber auf keinen Fall ein Kunststoffgehäuse verwendet werden, wenn nicht gleichzeitig ein HF-Gehäuse für die Platine verwendet wird!
Auch über die Spannungsversorgung versuchen sich Störungen aus dem Schaltnetzteil auszubreiten. Diese werden jedoch bereits durch den Netztrafo um ein beträchtliches Maß gedämpft. Den Rest siebt der im Kaltgerätestecker befindliche Netzfilter aus. Dieser schützt nicht nur das Netz vor Störungen durch das Schaltnetzteil, sondern vor allem auch das Schaltnetzteil, und somit den Rechner, vor Störungen aus dem Lichtnetz!
In das Gehäuse des Schaltnetzteils müssen eine ganze Reihe von Öffnungen gebohrt werden. Im Anhang befinden sich Zeichnungen der entsprechenden Gehäuseteile mit genauer Angabe der Position und Größe der jeweiligen Öffnungen.
Als Erstes kommen vier runde Löcher in die Frontseite. Das Obere nimmt später den Ein/Aus-Schalter auf. In die Unteren werden die Versorgungsbuchsen für die 2 Floppies (Links und Mitte) sowie den Rechner (Rechts) eingebaut.
In die Rückseite müssen ebenfalls vier Öffnungen angebracht werden. Zwei große für die Schalttafelsteckdosen, eine für den Kaltgerätestecker sowie ein Loch für den Sicherungshalter des Schaltnetzteils.
In den Boden wird eine ganze Reihe von Löchern gebohrt. Als erstes wären da die 4 Löcher zur Befestigung der Platine. Diese sollte min. 2cm Abstand von der Frontwand haben, damit später die Steckverbinder leichter eingebaut werden können. Danach kommen wiederum 4 Löcher zur Befestigung des Trafo's und vier für die Füße. Die genaue Positionierung hängt von der Wahl des Trafo's ab. Die im Anhang befindliche Skizze soll daher nur als Richtlinie gelten.
Ein Loch ( 4mm) muß noch für den Schutzleiteranschluß in den Deckel gebohrt werden.
Das Gehäuse kann nun, wenn gewünscht, lackiert werden. Vorher solltest Du aber noch kontrollieren ob die Öffnungen im Gehäuse groß genug sind. Leider haben einige Bauteile große Toleranzen.
Ich habe das Gehäuse und die Schalttafelsteckdosen schwarz lackiert, damit paßt sich das Schaltnetzteil sehr gut in das Gesamtbild der Anlage ein. Der Mehrpreis von ca. 5 DM wiegt nicht so sehr.
Nachdem die Farbe getrocknet ist sollten die Gerätefüße angeschraubt werden, um ein Verkratzen des Gehäuses beim weiteren Arbeiten zu verhindern.
Die DIN-Ausgangsbuchsen an der Frontseite können nun von innen, entweder angeklebt oder festgeschraubt, werden. Erfahrungsgemäß reicht das ankleben völlig aus. Die DIN-Buchse vom Typ 3 kommt mit der Kerbe nach oben in die rechte Öffnung (von außen). Die anderen Buchsen analog dazu in die zwei Löcher daneben.
Auf die Rückseite können nun die Kaltgerätesteckdose, der Sicherungshalter und die zwei Schalttafelsteckdosen eingebaut werden. Die Steckdosen werden direkt mit den Anschlüssen des Kaltgerätesteckers verbunden (vgl. Schaltplan im Anhang).
Jetzt kann der Trafo eingebaut werden. In die eine Zuleitung (vom Kaltgerätestecker) zum Ein/Aus-Schalter muß der Sicherungshalter mit der 1A-Sicherung eingeschleift werden. Vom Schalter gehen die zwei Leitungen dann weiter zum Trafo.
Alle offenen 220V Kontakte müssen mit Hilfe von Schrumpfschlauch isoliert werden!
Nun kann der Schutzleiter (PE) mit dem Gehäuse des Trafos und dem Gehäuse selber verbunden werden. Anschlußpunkt für die zwei Erdungsleiter ist dabei ausschließlich der PE-Punkt des Kaltgerätesteckers und nicht etwa der PE-Anschluß der Steckdosen. Am besten befestigt man das erste Erdungskabel an einer der Schrauben, mit der der Trafo befestigt ist. Der Deckel wird mit Hilfe des zweiten Kabels geerdet. Ist die Innenseite des Gehäuses lackiert worden, so muß die Lackschicht unter den Schrauben großzügig weggekratzt werden. Mit dem Multimeter sollte nun der einwandfreie Kontakt des PE-Leiters überprüft werden. Der erste Kontaktpunkt ist der mittlere Anschluß des Kaltgerätesteckers (außen), und der Zweite ein Punkt auf dem Deckel bzw. Boden der möglichst weit vom jeweiligen Anschlußpunkt entfernt ist.
Die Verbindungskabel zwischen Trafo (Sekundärseite) und Schaltnetzteilplatine können nun angelötet werden. Die Kabel der DIN-Buchsen werden gemäß der Pinbelegung im Anhang verdrahtet. Dabei können die Anschlußbeine vorsichtig verbogen werden, um das Verlöten zu erleichtern.
Jetzt kann die Platine über die Abstandsbolzen in das Gehäuse eingebaut werden. Dabei muß darauf geachtet werden, das die Kühlkörper nicht das Gehäuse berühren dürfen. Die Niederspannungskabel werden nun noch festgeschraubt. Dabei muß sorgfältig gearbeitet werden, da jeder Fehler zur Zerstörung der Verbraucher (Rechner, Floppy) führen kann. Deshalb solltest Du nach dem Löten folgende Punkt noch einmal überprüfen.
+ Ist die Polung richtig?
+ Ist das 5V-Kabel auch nicht versehentlich am 12V Anschluß?
+ Sind versehentlich Lötbrücken entstanden?
Das Gehäuse kann nun geschlossen und ein Warnhinweis auf dem Gehäuse angebracht werden.
"Vorsicht Hochspannung - Vor dem Öffnen Netzstecker ziehen!" Damit auch andere wissen was ihnen blüht, wenn sie zu neugierig werden!
So, langsam müßtest Du fast alle Bauteile verbaut haben. Es fehlen lediglich noch die Verbindungskabel. Diese sollten, wie auch alle anderen, möglichst kurz sein. Hier gilt nicht: Um so mehr um so besser!
Also als erstes zum Verbindungskabel zwischen dem Rechner und dem Schaltnetzteil (das 2 polige). Welcher Draht mit welchem Pin des DIN-Stecker vom Typ 3 zu verbinden ist, siehst Du wiederum im Anhang. Auf beide Enden des Kabels kommt der gleiche Steckertyp. Die Abschirmung des Kabels darf aber nur auf der Rechnerseite mit dem Rahmen des Steckers verbunden werden!!!
Damit Du die Stecker später nicht verwechselt, solltest Du Dir gleich die Rechnerseite markieren.
Nun fehlen nur noch die Floppykabel (4 polig). Hier kommt nur auf die eine Seite ein DIN-Stecker (Typ 6), die andere Seite wird direkt mit der Floppy verlötet. Die Pinbelegung des DIN-Steckers steht im Anhang.
In der Floppy wird die Abschirmung des Kabels abgeschnitten und beim DIN-Stecker an dessen Rahmen gelötet. Nun solltest Du alle Kabel überprüfen. Also mit dem Ohmmeter Pin gegen Pin und Rahmen messen!
6. Umbau der Floppies
Zum Abschluß müssen jetzt die Floppies umgebaut werden. Logischer Weise verliert man durch den Eingriff eine etwaige Garantie, aber wer hat die heute schon noch.
Prinzipiell können alle Geräte umgebaut werden, die intern nur mit 5 und 12 Volt Gleichspannung arbeiten. Meist werden die Spannungen durch Festspannungsregler stabilisiert (7805, 7812). Diese IC's haben drei Anschlüsse. Einen Eingang (von vorn links), einen Masseanschluß (Mitte) und einen Ausgang (rechts). Du mußt dieses IC zum Einsatz Deines Schaltnetzteiles einfach auslöten. Der Massepunkt wird mit der Masse des Schaltnetzteils, und der Ausgang mit dem 5V bzw. 12V-Kabel des Schaltnetzteils verbunden.
Sollten am Ausgang des IC's noch große Elektrolytkondensatoren (>470uF) eingebaut sein, so müssen diese ebenfalls ausgelötet werden. Dies kommt Dir vielleicht etwas komisch vor, da man ja sonst größere Kondensatoren zum glätten der Versorgungsspannung einsetzt. Doch was für ein Linearnetzteil vielleicht gilt muß nicht auch für ein Schaltnetzteil gelten! Wenn Du eine zu große Kapazität an den Ausgang des Schaltnetzteils anschließen würdest, beginnt die Ausgangsspannung zu schwingen!
Generell daher noch ein Wort zu großen Kondensatoren hinter (Fest-) Spannungsreglern. Hinter Regelstufen haben große Kondensatoren nichts zu suchen!
Im folgenden werde ich genau den Umbau für die 1050 erklären. Für die 810 oder die XF551 gilt das gleiche, nur die Position und Bezeichnung der Bauteile variieren.
Bei meiner 1050 habe ich noch etwas mehr umgebaut um die Funktion des Ein/Aus-Schalters zu erhalten. Also als erstes die 6 Schrauben des Gehäuses gelöst, und das Oberteil weggelegt. Nun solltest Du Dir die Position und Richtung in der die Steckverbinder J1, J6, J10-12, J14, J15 (vgl. Bild im Anhang) angebracht sind notieren. Diese müssen nun gelöst werden. Das Inlett (Motor etc.) kann nun entnommen werden. Vor Dir liegt nun nur noch die Grundplatine im Gehäuseunterteil. Nachdem Du die Platine noch vom Gehäuse getrennt hast kann die eigentliche Arbeit beginnen. Die Festspannungsregler Q7 und Q8, die im linken und rechten Eck des Kühlkörpers montiert sind, können nun ausgelötet werden. Es folgt der direkt am Kühlkörper sitzende große Elekrolytkondensator C71, sowie die Leistungsdioden CR18 und CR19 direkt links daneben. Zum Abschluß der Auslötaktion folgt der Steckverbinder J13 (Poweranschluß). Nun kann das Kabel bequem durch die freiwerdende Öffnung des Gehäuses eingeführt werden. Das 5V Massekabel wird an das mittlere Lötauge von Q7 angelötet. Analog kommt das 12V Massekabel an das mittlere Lötauge von Q8. Die +12V Leitung wird direkt an den rechten (von innen, Oberseite) Anschlußlötpunkt von Q8 angelötet. Das +5V Kabel wird an den linken Lötpunkt des Powersteckers J13 befestigt (vgl. Bild im Anhang). Vom Kathodenanschluß von CR19 oder dem Minusanschlußspunkt von C71 muß nun noch ein Kabel zum rechten Anschluß von Q7 gelegt werden.
Bei allen Lötarbeiten muß darauf geachtet werden, das beide Seiten der Platine verzinnt werden und das keine Kurzschlüsse entstehen.
Zum Abschluß müssen nur noch die Zugentlastung für das Kabel angebracht, und die Floppy wieder zusammen gebaut werden.
7. Inbetriebnahme
Endlich ist es soweit, der Aufbau ist abgeschlossen. Sollte bei der folgenden Inbetriebnahme irgend ein Fehler auftreten, dann schalte das Schaltnetzteil sofort ab und trenne es vom Lichtnetz.
Als erstes sollten die SIO-Kabel wieder angeschlossen werden. Nun folgt das Kabel für die Spannungsversorgung des Rechners. Dabei ist zu beachten, das der markierte Stecker in den Rechner kommt! Das andere Ende kommt in die rechte Buchse auf der Frontseite des Schaltnetzteils. Die zwei Versorungsstecker der Floppies kommen in die zwei Buchsen daneben.
Du mußt darauf achten, das die Floppystecker nur in die linke und mittlere Buchse passen. Die rechte Buchse bleibt ausschließlich für den Rechner vorbehalten. An ihr sind auch keine 12 Volt abgreifbar, so das ein verbinden mit der Floppy sinnlos wäre. Der Rechner hingegen kann auch über die linke oder mittlere Buchse versorgt werden. Das heißt Du mußt keine Angst haben, wenn Du aus Versehen die Reihenfolge verwechselst.
Sind alle angeschlossenen Geräte inklusive dem Schaltnetzteil ausgeschaltet, kann das Schaltnetzteil mit dem Netz verbunden werden. Nach dem Einschalten des Schaltnetzteils müssen beide LED's leuchten.
Ist dies der Fall, kann der Rechner eingeschaltet werden.
Der Rechner muß sich, nach kurzem Brummen, mit READY melden. Wird jetzt zusätzlich eine der Floppies eingeschaltet so darf der Rechner keinen Kaltstart durchführen.
Macht er es dennoch, ist die im Schaltnetzteil eingebaute Spule L2 zu groß. Vermutlich wurde eine Spule mit einem Wert >500uH verwendet. Abhilfe: Einfach ein paar Windungen abwickeln!
Ging alles glatt, kann jetzt auch die zweite Floppy zugeschaltet werden. Das Schaltnetzteil sollte nun kurz ausgeschaltet, und der Rechner mit allen Peripheriegeräten neu gebootet werden.
Treten bei direkten Kopieraktionen von einer Floppy zur anderen Fehler auf, so liegt das vermutlich wieder an einer zu großen Spule im Schaltnetzteil. Also einfach ein paar Windungen von L1 (nicht L2) abwickeln.
Die Spulen dürfen aber auch nicht abgewickelt werden, bis fast nichts mehr auf dem Spulenkern ist. Wie im Schaltplan angegeben sollten beide Spulen einen Wert von 300-500uH haben. Sind in diesem Bereich keine Spulen zu bekommen, so kann man auch welche mit einem größeren Wert nehmen. Man muß jetzt jedoch einige Windungen Draht abwickeln. Als Beispiel dienen die in der Bauteilliste angegeben 1mH Spulen. Der Wert der Spule (L) wird aus L = n[[twosuperior]] * AL (AL ist die Konstante des Spulenkörpers) berechnet. Dabei ist n die Windungszahl. Bei der genannten Spule mußt Du also von den 10 Windungen vier abwickeln. Man sollte mit dem Abwickeln aber so sparsam wie möglich sein. Ein zu großer Wert der Spule führt lediglich zu einem Kaltstart aller angeschlossenen Geräte, und sonst nichts. Ein zu kleiner Wert kann jedoch zu nicht immer leicht zu findenden Datenfehlern führen. Also besser mehrere Versuche mit einer zu großen Spule in Kauf nehmen!
Bekommst Du jedoch im Handel Spulen mit einem Wert von 300-500uH, bleibt Dir das alles erspart. Leider findet man sie jedoch nur selten (Strom 4A beachten).
Damit hast Du jedoch ein Netzteil für drei oder mehr Geräte. Diese können ohne sich gegenseitig zu beeinflussen, betrieben werden. Eine Ausnahme ist da nur der Rechner. Wird er eingeschaltet so werden auch alle anderen angeschlossenen Geräte neu initialisiert.
So das war's, ich hoffe Dir hat es etwas Spaß gemacht und Du lernst das Schaltnetzteil bald schätzen. Sollten trotz der langen Anleitung noch Fragen offen geblieben sein, so schreib mir einfach oder rufe an!
Ich habe versucht diese Anleitung etwas locker zu schreiben, damit Du trotz des zwischendurch ziemlich trockenen Stoffes bis zum Ende durchhältst.
Ich würde mich freuen, wenn Du mir Deine Erfahrungen mit der Anleitung und dem Schaltnetzteil mitteilen würdest. Das gilt natürlich besonders für Fehler in der Anleitung (trotz mehrmaligen Korrekturlesen).
Zum Vergleich zwischen der alten Konfiguration mit drei Trafos möchte ich noch eines erwähnen. Vor dem Umbau wurden etwa 23 Watt in Wärme umgesetzt, danach jedoch nur noch etwa 4 Watt (17% des vorherigen Wertes), und das an Stellen wo es die Anlage nicht mehr stört!
Falls Du nicht in der Lage bist, Dir die Platine selbst zu ätzen, kannst Du sie bei mir kaufen. Gegen Einsendung von 20 DM bekommst Du dann die fertig geätzte, gebohrte und zerzinnte Epoxidplatte portofrei zugesandt. Wenn Du ein Fertiggerät nach Deinen Wünschen haben willst, dann frage schriftlich bei mir an (frankierten Rückumschlag nicht vergessen).
8. Bauteile
Als erstes werden ein paar Kleinteile benötigt bei denen es sich in der Regel nicht lohnt sie zu bestellen, da man das eine oder andere sowieso im Haus hat.
1x Sicherung 6A träge
1x Sicherung 1A träge
21x Schrauben M3x25mm
21x Muttern M3
31x Unterlegscheiben M3
1x Lackspray schwarz 250ml
etwas starre und flexible 220V Leitung
etwas Schrumpfschlauch
etwas Wärmeleitpaste
Im folgenden habe ich meine Bezugsquellen der Bauteile aufgelistet. Natürlich kannst Du die Bauteile auch wo anders beziehen, jedoch mußt Du dann darauf achten das die Bauteile dann auch auf die Platine passen.
Du wirst Dich vielleicht wundern das ich die Bauteile über zwei Versandhäuser bestellt habe. Der Grund ist einfach, einige Bauteile sind bei Conrad Electronic einfach viel zu teuer, andere hingegen bekommt man anderen Anbietern nicht! Wenn Du die alte (vom Dezember 1993) Bauanleitung des Schaltnetzteiles kennst, wirst Du wissen das dort die Bauteile noch insgesamt 233,25 DM kosteten. In dieser Anleitung kosten Sie aber nur noch 204,29 DM. Der Unterschied kommt nicht durch andere Komponenten sondern vielmehr durch die Einbeziehung eines anderen Versandes.
Die Kostenersparnis beträgt immerhin rund 12% oder 32,14 DM. Das heißt die zweite Versandkostenpauschale von 5,80 DM bei Reichelt wird mehr als kompensiert!
Nun aber zuerst einmal zu Conrad Electronic. Da dieser Versand doch weitestgehend bekannt sein dürfte möchte ich nur kurz erwähnen das die Preise dem Hauptkatalog Electronic Welt ' 95 entnommen sind. Ein kostenloser Neuheitenkatalog kann kostenlos unter folgender Adresse bestellt werden:
Conrad Electronic
Klaus-Conrad-Straße 1
92240 Hirschau
Bestelliste Conrad Electronic:
Anz.: Bez.: Best.-Nr.: Artikelbezeichnung: Einzelpreis: Gesamtpreis:
2 L1, 2 534455 Drossel 1mH / 16A 3,50 DM 7,00 DM
(Besser 300-500uH / 4A; vgl. Abs. 7)
2 C1 471194 Elektrolytkondensatoren 4700uF / 35V 4,95 DM 9,90 DM
(Müssen schaltfest sein!!!)
4 C11, 468312 Elektrolytkondensatoren 220uF / 35V 0,65 DM 2,60 DM
12
(Müssen schaltfest sein!!!)
4 R1-3, 418331 Metallschichtwiderstand 4,7k 1/8W 0,20 DM 0,80 DM
5
1 R4 420832 Metallschichtwiderstand 6,2k 1/8W 0,20 DM 0,20 DM
1 515671 Trafo 2x20V 2x2A (min. 80VA) 45,80 DM 45,80 DM
1 505757 Kaltgeräte-Einbaustecker mit integr. 24,50 DM 24,50 DM
Netzfilter und Sicherung
1 533769 Sicherungshalter für Wandmontage 1,75 DM 1,75 DM
2 620297 Schalttafelsteckdosen (weiß) 2,95 DM 5,90 DM
(besser schwarz)
1m 138193 PVC-Meßleitung schwarz 1mm 0,95 DM 0,95 DM
1m 138207 PVC-Meßleitung blau 1mm 0,95 DM 0,95 DM
1m 138215 PVC-Meßleitung grün 1mm 0,95 DM 0,95 DM
1m 138223 PVC-Meßleitung gelb 1mm 0,95 DM 0,95 DM
1m 606790 Mikro-Leitung (abgeschirmt) 4x0,5mm 3,95 DM 3,95 DM
1m 606774 Mikro-Leitung (abgeschirmt) 2x0,75mm 3,50 DM 3,50 DM
2 524638 Zugentlastschellen (für Floppies) 0,20 DM 0,40 DM
4 523151 Gerätefüße 0,30 DM 1,20 DM
2 733202 Ringösen (für PE-Leiteranschluß) 0,30 DM 0,60 DM
1 D6 182435 Spezial LED 5V / 12mA grün 0,75 DM 0,75 DM
1 D5 182478 Spezial LED 12V / 11mA grün 0,75 DM 0,75 DM
2 182761 LED-Abstandshalter 10mm 0,25 DM 0,50 DM
1 524727 Stahlblechgehäuse 146x104x250mm 41,50 DM 41,50 DM
1 529729 Fotobeschichtete Europlatte / 70um 5,45 DM 5,45 DM
Kupfer
2 188972 Kühlkörper 50x32x20mm; 4,2 K/W 3,40 DM 3,40 DM
1 520276 Sicherheitsschild 1,00 DM 1,00 DM
=========
Summe: 165,25 DM
Eine Bemerkung noch zur Liste von Conrad. Dort steht u.a. 2x Mikro-Leitungen zu je 1m. Das ist kein Druckfehler! Conrad nennt diese abgeschirmte Litzenleitung mit einem Querschnitt von 4x0,5mm bzw. 2x0,75mm halt Mikro-Leitung! Diese Leitungen verwende Ich zum Anschluß der Geräte an das Schaltnetzteil.
Meine zweite Bezugsquelle ist Reichelt Elektronik in Wilhelmshaven. Dieser Versand ist vielleicht nicht so bekannt wie Conrad, aber ich kann Ihn von meiner bisherigen Erfahrung nur empfehlen! So kostet zum Beispiel die verwendeten DIN-Stecker vom Typ 3 bei Conrad 1,75 DM und bei Reichelt 0,69 DM. Und das ist kein Einzelfall. Der Versand von Reichelt ist sehr schnell (innerhalb einer Woche) und unproblematisch. Die unten stehenden Preise sind dem Lieferprogramm 8/95 entnommen. Der jeweils aktuelle Hauptkatalog kann kostenlos unter der folgenden Adresse bezogen werden:
Reichelt Elektronik
Postfach 1040
26358 Wilhelmshaven
Bestelliste Reichelt Elektronik:
Anz.: Bez.: Bestell-Nummer Artikelbezeichnung Einzelprei Gesamtpreis
s: :
2 IC1, 2 L296 Schaltnetzteil-IC L296 8,50 DM 17,00 DM
2 D1, 2 P 600D Leistungsdiode 100V/6A 0,41 DM 0,82 DM
2 D3, 4 SB 550 Schottkydiode 50V / 5A 1,70 DM 3,40 DM
2 C2, 3 Tantal 10/35 Tantalkondensator 10uF / 35V 0,55 DM 1,10 DM
1 C4 MKH400-7,5 2,2n Kondensator RM 7,5; 2,2nF 0,19 DM 0,19 DM
2 C6, 8 2,2 / 63rad Elko 2,2uF / 35V; stehend 0,09 DM 0,18 DM
2 C5, 7 2,2/ 63ax Elko 2,2uF / 35V; liegend 0,19 DM 0,38 DM
2 C9, 10 MKH100-7,5 470n Kondensator RM 7,5; 0,47uF 0,48 DM 0,96 DM
1 DS 059 schw. Powerschalter 2pol. 250V / 3A 3,10 DM 3,10 DM
1 NKSK 200 schw. Netzzuleitung 2m mit 4,95 DM 4,95 DM
Kaltgerätestecker
1 MAB 5 DIN-Einbaubuchse Typ 3 0,69 DM 0,69 DM
2 MAB 8SN DIN-Einbaubuchse Typ 6 0,91 DM 1,82 DM
2 MAS 50 DIN-Stecker Typ 3 (Computer) 0,55 DM 1,10 DM
2 MAS 80SN DIN-Stecker Typ 6 (Floppies) 0,78 DM 1,56 DM
4 DK 10mm Distanzhülsen 10mm 0,10 DM 0,40 DM
1 CON1 ARK 210-3 Anschlußklemme 3polig 0,57 DM 0,57 DM
2 CON2, 3 ARK 210-2 Anschlußklemme 2polig 0,41 DM 0,82 DM
Summe: 39,04 DM
Wie Du siehst ist der Aufbau nicht gerade billig. Bevor Du jedoch jetzt die Anleitung weglegst solltest Du folgendes bedenken:
Es sind bis ins kleinste Detail alle benötigten Teile aufgelistet. Das heißt der Betrag erhöht sich nachträglich nicht mehr durch noch nötige Kleinteile. Wenn Du die entsprechenden drei Orginalnetzteile kaufen würdest, wären auch ca. 120 DM weg, aber mit den bekannten Nachteilen. Vielleicht hast Du ja das eine oder andere Bauteil bereits, so das sich der Preis verringert. Das gilt besonders für den Trafo und den Kleinkram. Du mußt jedoch beachten, das Dein Bauteil vielleicht andere Eigenschaften hat (z.B. Spannungs / Stromfestigkeit) und das das Auswirkungen auf den Rest der Schaltung hat! Im Zweifelsfall schreib mir einfach. Ich kann Dir mit Sicherheit sagen ob Du dein Bauteil einsetzen kannst, und ob Du daraus folgend auch andere Bauteile ändern mußt!
Das Schaltnetzteil wurde mit großer Sorgfalt entwickelt. Trotzdem können Fehler oder fehlerhafte Angaben in dieser Bauanleitung nicht vollständig ausgeschlossen werden. Daher kann ich für Schäden nicht haften. Bei sorgfältigem Aufbau ist die Gefahr von Schäden jedoch sehr sehr gering. Mein Schaltnetzteil 'läuft' mittlerweile schon im zweiten Jahr, vielbestaunt, und ohne jeden Fehler. Ich möchte es nicht mehr missen!
Auf den folgenden Seiten findest Du alle nötigen Skizzen, Schaltpläne und Angaben die Du zum Aufbau benötigst. Auf der letzen Seite kannst Du sehen wie Dein Schaltnetzteil nach dem Aufbau aussehen sollte. Jedoch ist auf dem unteren Bild noch eine extra Platine für das Netzfilter zu sehen. Da das Netzfilter aber in der aktuellen Version im Kaltgerätestecker untergebracht ist, entfällt die zweite Platine.
9. Optionale Zusatzplatine
Die optionale Zusatzplatine wird nur benötigt, wenn Geräte an das SNT angeschlossen werden sollen,die eine negative Versorgungsspannung von -5V und / oder -12V benötigen.
Die Zusatzplatine wird einfach 'Huckepack' mit Abstandbolzen auf die Hauptplatine über die Versorgungsanschlüsse montiert. Alle zusätzlich benötigten Bauteile sind nachfolgend aufgelistet. Es können dann entweder andere Steckverbinder mit einer höheren Polzahl zur Versorgung der Geräte verwendet werden oder die negativen Spannungen z.B. auf einer 3,5mm Klinkenbuchse separat heraus geführt werden.
Beim Anschluß der Wechselspannung an die beide Platinen muß unbedingt darauf geachtet werden, daß der Mittelabgriff des Trafos, also Masse, in die mittlere Buchse gesteckt wird!
Bestelliste Conrad Electronic:
Anz. Bez.: Best.-Nr. Artikelbezeichnung: Einzelprei Gesamtpreis: : : s: 2 188328 Kühlkörper 0,95 DM 1,90 DM 1 606650 Mikrofonleitung 3*0.08 1.05 DM 1.05 DM
Bestelliste Reichelt Elektronik:
Anz.: Bez.: Bestell-Nummer Artikelbezeichnung Einzelprei Gesamtpreis
s: :
2 CON4, 5 ARK 210-3 Anschlußklemme 3 polig 0,57 DM 1,14 DM
1 C16 470/35rad Elko 470uF / 35V 0,35 DM 0,35 DM
4 C17-20 MKS-4-100 100n Kondensator 100nF 0,18 DM 0,72 DM
1 IC3 uA7905 Festspannungsregler -5V/1A 0,73 DM 0,73 DM
1 IC4 uA7912 Festspannungsregler -12V/1A 0,73 DM 0,73 DM
2 DK 30mm Distanzhülse 30mm 0,10 DM 0,20 DM
1 EBB35 Klinkenbuchse 3.5 mm Stereo 0,63 DM 0,63 DM
1 KSS35 Klinkenstecker 3.5 mm Stereo 0,30 DM 0,30 DM
Weiterhin werden zwei Schrauben M3 / 50mm benötigt.
Die zusätzlichen Kosten belaufen sich somit auf 7,75 DM
Bauteilliste der Haupt und Zusatzplatine:
C1+2 4700uF/35V D1+2 P600-A L1+2 300-500uH/4A C3+4 10uF/35V D3+4 SB550 LED1 5V grün C5-8 220uF/16V D5+6 1N4001 LED2 12V grün C9+10 0,47uF/16V IC1+2 L296 R1+2,5 4,7k/5% C11-14 2,2uF/16V IC3 7912 R3 6,4k/1% C15 2,2nF/16V IC4 7905 R4 4,7k/1% C16 470uF/35V C17-20 100nF/35V
Anschrift:
Thomas Grasel