Guten Abend,
im Moment bin ich dabei einen Tastaturkonverter zu basteln, mit dem man
eine Tastatur für einen IBM PC XT per USB an einem heutigen Rechner
weiternutzen kann.
Die ganze Sache funktioniert soweit auch ganz gut und es macht richtig
Spaß auf einer alten Model F in die Tasten zu hauen, doch ein Problem
begleitet mich seit ich mit dem Projekt angefangen habe. Doch der Reihe
nach:
Ein ATMega168A übernimmt mithilfe von V-USB die ganze Logik. Er läuft
auf den 5V vom USB, für D+ und D- sind zwei Zenerdioden verbaut.
Die Tastatur benötigt 5V Spannung und ist parallel zum Controller
geschalten, holt sich also ihre Versorgungsspannung ebenfalls vom USB.
Nun ist es aber leider so, dass die Spannung augenblicklich von ca. 4,9V
auf 4,3V abfällt sobald ich die Tastatur anschließe, was der Tastatur
eindeutig zu wenig ist, woraufhin sie den Dienst verweigert. Bisher habe
ich mir als Übergangslösung damit beholfen die Tastatur am Konstanter zu
betreiben, doch jetzt sollte das ganze natürlich schon über USB laufen.
Was ich gemacht / geprüft habe:
- Die Tastatur benötigt am Konstanter bei 5V ca. 108mA
- Mein USB-Gerät meldet sich als 200mA-Verbraucher beim Host an und wird
als solcher auch erkannt.
- Ich schließe die Tastatur stets nach der USB-Enumeration an (später
wird das natürlich z.B. über einen Transistor geschalten, doch ich
wollte die Schaltung jetzt mal bewusst einfach halten).
- Ist die Tastatur mitsamt Controller nach der USB-Enumeration
angeschlossen, zieht die gesamte Schaltung ca. 108mA.
- Der USB-Host ist in der Lage, mehr als 100mA zu geben (mit
18Ohm-Widerstand auch ohne Enumeration 151mA).
Meine Vermutung/Befürchtung nach längerer Recherche ist, dass ich
möglicherweise einen Step-up-Regler brauche, wie zum Beispiel den
MC34063. Bevor ich mich allerdings als mehr-oder-weniger Anfänger in
dieses Abenteuer stürze, wollte ich hier einmal um Rat fragen, ob ich
nicht vielleicht etwas übersehen habe.
Viele Grüße
Lucas H.
Lucas H. schrieb:> Nun ist es aber leider so, dass die Spannung augenblicklich von ca. 4,9V> auf 4,3V abfällt sobald ich die Tastatur anschließe
Wo hast Du das gemessen? Direkt am Eingang in Deine Schaltung oder an
der Buchse für die Tastatur?
Hast Du vielleicht irgendwelche nennenswerten Widerstände oder
Transistoren im Strompfad?
Ansonsten sind die 4,3V glaube ich gerade noch so am Rande der
USB-Spezifikation. Hab ich jetzt nicht genau im Kopf, kannst Du ja mal
bei der usb.org nachschlagen wenn es Dich interessiert. Geht aber
ziemlich weit runter der erlaubte Wert.
Mein Vorschlag: Häng nen USB-Hub mit eigener Spannungsversorgung davor
oder nimm ne separate Versorgung mit ner simplen Wandwarze für die
Schaltung.
Wenn Du das nicht möchtest brauchst Du tatsächlich nen Stepup. Beachte
allerdings daß Du direkt ans USB keine größeren Kondensatoren hängen
darfst. Auch hier fällt mir der genaue Wert nicht ein, glaube irgendwo
so um die 20µF sind erlaubt. Siehe auch hier usb.org.
Für nen Stepup brauchst Du aber ordentliche Eingangskondensatoren,
LowESR, für kräftigen Ripple spezifiziert und gut µF. Du brauchst also
zusätzlich zum Stepup noch ne Schaltung, die nach Freigabe der
Stromanforderung durchs USB die Kondensatoren mit definiertem Strom
lädt. Der Stepup darf erst aktiviert werden, wenn die Kondensatoren
ausreichend geladen sind.
Du brauchst also einen Stepup mit Enable-Eingang. Hat der 34063 nicht
direkt, musst Du über den Feedback ranpfriemeln. Vielleicht doch lieber
nen moderneren IC nehmen.
> - Der USB-Host ist in der Lage, mehr als 100mA zu geben (mit> 18Ohm-Widerstand auch ohne Enumeration 151mA).
Wie weit bricht denn die Spannung am USB ein, wenn Du nur den 18 Ohm
ranhängst (also komplett ohne Deine Schaltung)?
Hallo Gerd,
erst einmal vielen Dank für die ausführliche und hilfreiche Antwort.
Gerd E. schrieb:> Wo hast Du das gemessen? Direkt am Eingang in Deine Schaltung oder an> der Buchse für die Tastatur?>> Hast Du vielleicht irgendwelche nennenswerten Widerstände oder> Transistoren im Strompfad?
Die Spannung habe ich am Eingang in meine Schaltung gemessen.
Habe die Tastaturbuchse direkt an 5V und GND vom USB angeschlossen,
parallel zu meiner restlichen Schaltung. Es sind keine Widerstände oder
Transistoren zwischen Tastatur und USB.
Eigentlich dürfte es also in diesem Sinne keinen Unterschied machen, ob
ich direkt an der Buchse oder am Eingang messe. :)
Gerd E. schrieb:> Wie weit bricht denn die Spannung am USB ein, wenn Du nur den 18 Ohm> ranhängst (also komplett ohne Deine Schaltung)?
Die Spannung bricht auf 3,78V ein.
Gerd E. schrieb:> Mein Vorschlag: Häng nen USB-Hub mit eigener Spannungsversorgung davor> oder nimm ne separate Versorgung mit ner simplen Wandwarze für die> Schaltung.
Jo, darauf wirds wohl hinauslaufen.
In Anbetracht einer 2 Kilo schweren Model F sind Mobilität und Platz
auch nicht ganz so wichtig ;)
Gerd E. schrieb:> Du brauchst also einen Stepup mit Enable-Eingang. Hat der 34063 nicht> direkt, musst Du über den Feedback ranpfriemeln. Vielleicht doch lieber> nen moderneren IC nehmen.
Was käme denn da so in Frage, insbesondere was Verfügbarkeit und Preis
betrifft?
Lucas H. schrieb:>> Wie weit bricht denn die Spannung am USB ein, wenn Du nur den 18 Ohm>> ranhängst (also komplett ohne Deine Schaltung)?>> Die Spannung bricht auf 3,78V ein.
Das ist jetzt definitiv nicht mehr innerhalb der USB-Spec. Da ist also
mit Deinem Rechner was faul.
Ist nicht unwahrscheinlich daß dann auch die Lösung mit dem Stepup nicht
funktioniert. Der muss natürlich mehr ziehen um ne höhere Spannung zu
liefern, außerdem hat er ja noch Verluste. Dann bricht die Spannung am
Rechner noch mehr ein, der Stepup zieht noch mehr,...
>> Du brauchst also einen Stepup mit Enable-Eingang. Hat der 34063 nicht>> direkt, musst Du über den Feedback ranpfriemeln. Vielleicht doch lieber>> nen moderneren IC nehmen.>> Was käme denn da so in Frage, insbesondere was Verfügbarkeit und Preis> betrifft?
Der MCP1640 ist gut verfügbar, billig und einfach aufzubauen. Könnte
allerdings an seine Leistungsgrenze kommen, musst Du ausrechnen.
Ansonsten Deinen Lieblingslieferanten nehmen, Step-up in die Suche
eingeben, nach Preis aufsteigend sortieren und die Datenblätter
durchschauen.
Probier doch bitte nochmal einen anderen USB Port und evtl. einen
gespeisten Hub, ehe du das Risiko eingehst, mit einem Stepup Regler das
Model F zu grillen. Nach der Enumeration sollte ein USB Port die
benötigten 140-160mA locker liefern. Ist evtl. das USB Kabel ein
superdünnes?
Etwas mehr Kabelsalat, aber du könntest deinen Konverter auch mit einem
kleinen 5 Volt Netzteil speisen und wärst das Problem los.
Mein Tektronix-Tablett auf USB Konverter muss ich z.B. eh so betreiben,
weil das Tablett einfach zu viel Strom zieht.
Matthias Sch. schrieb:> Probier doch bitte nochmal einen anderen USB Port und evtl. einen> gespeisten Hub
Ich habe den Konverter an meinem Monitor mit USB-Hub angeschlossen und
da bekomme ich 4,99V ohne angeschlossene Tastatur bzw. 4,36V mit
angeschlossener Tastatur, was für die Tastatur gerade so reicht hat um
zu funktionieren (im Gegensatz zu den 4,3V vorher). Mit 18Ohm gibt es
auch wieder ca. 3,8V.
Außerdem habe ich es auch noch mit einem anderen PC versucht, jedoch
waren dabei die Messergebnisse exakt gleich zu meiner ersten Messung.
Gerd E. schrieb:> Das ist jetzt definitiv nicht mehr innerhalb der USB-Spec. Da ist also> mit Deinem Rechner was faul.
Da bin ich mir jetzt nach fast identischen Messergebnissen bei 3 Hosts
gar nicht mal so sicher. Wahrscheinlich messe ich entweder falsch oder
es ist ein Problem mit meinem Konverter.
Matthias Sch. schrieb:> Ist evtl. das USB Kabel ein> superdünnes?
Da bin ich noch gar nicht draufgekommen und daran könnte es tatsächlich
liegen :) Habe eine kaputte USB-Maus geschlachtet und deren Kabel bisher
für den Konverter verwendet, es hat tatsächlich sehr dünne Drähte.
Ich werde es bei nächster Gelegenheit einmal mit einem dickeren Kabel
probieren.
Oft haben USB-Buchsen einen PTC (Polyfuse) drin, damit bei einem
Kurzschluss nicht gleich Rauchzeichen kommen. An denen fällt auch
Spannung ab!
Deshalb werden bei externen HDDs oft Y-Kabel verwendet, die man in 2
USBs einsteckt --> 2 PTCs parallel --> weniger U-Abfall.
Das Kabel ist sicher auch schuld!
Oder hast Du noch einen 5V-Ausgang am Rechner (PS2 oder Gameport)?
Evtl. selbst einen dranbauen.
Zusatznetzteil sollte nicht notwendig sein, oder?
Im Rechner sind 5V x A vorhanden.
Habe es heute mit einem dickeren Kabel probiert und messe mit
angesteckter Tastatur 4.83V. Es lag also tatsächlich am zu dünnen Kabel.
Euch allen vielen Dank für die schnelle und gute Hilfe!
