Die Praktikabilität zuverlässiger Steckplatinen ist unbestritten, aber perfekt sind sie nun einmal nicht. Natürlich eignen sie sich nicht für alle Schaltungen, sind aber weniger problematisch als solche mit Jumpern. Unachtsame Anwender verheddern sich schnell in einem Wirrwarr von Jumpern mit ihren Bauteilen, und pingelige Anwender verbringen mehr Zeit mit dem Ordnen der Jumper als mit dem eigentlichen Aufbau des Prototyps. Was soll ich tun?
Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, besteht darin, ein lötfreies Steckbrett ohne Jumper zu entwickeln. Dies ist die Idee hinter Kevin Santo Cappuccios fortlaufenden „Bäckereiprodukten“. Die Idee ist, das Standard-Steckbrett so anzupassen, dass die Verbindung zwischen beliebigen Kontaktstreifen und der Versorgungsspannung per Software hergestellt werden kann. Der Clou dabei ist die Simulation der CMOS-Schaltermatrix, insbesondere des MT8816AP. 128 Kreuzschalter pro Chip können Spannungen bis zu ±12 Volt verarbeiten, sodass viele Schaltungen diese programmierbaren Silizium-Jumper nutzen können.
[Kevin] Die aktuelle Version ist 0,2, sie passt unter ein Steckbrett und ist kompakt. Er beschrieb detailliert, wie man die Steckbrettkontakte verbindet, was recht umständlich zu sein scheint: Man zieht die Kontakte heraus, schneidet ein kleines Etikett am Ende der Kontaktleiste ab und biegt es dann nach unten, um die Leiterbahnen der Durchsteckplatine zu formen. Das sieht nach viel Arbeit aus, da muss es doch einen besseren Weg geben; [Kevin] ist offensichtlich offen für Vorschläge.
Obwohl wir bereits Kreuzpunktschaltungen zur Verbesserung lötfreier Steckplatinen gesehen haben, empfanden wir die Einfachheit dieses Projekts als sehr ansprechend. Die Idee, all diese Jumper zu verwerfen, ist durchaus verlockend.
Das ist wirklich ein cooles Projekt. Eine clevere Ergänzung sind die kleinen Bildschirme an jeder Seite, die die aktuelle Verbindung anzeigen.
Es sei denn, Sie können keine 7-Segment-LED-Anzeige, keinen Vibrationsmotor, keinen Beschleunigungsmesser, keinen DIP-Schalter oder andere „lustige und interessante“ Komponenten implementieren.
15 mA (ImaxIO) reichen aus, um jedes kleine Signal zu verarbeiten. Wenn Sie mehr Strom benötigen, können Sie Bipolartransistoren oder FETs verwenden; schließlich handelt es sich immer noch um ein Steckbrett.
Beim Prototyping verwendete ich eine einseitige SMD-Leiterplatte mit allen benötigten digitalen Chips und verteilten CPLD-Chips, die alle Signale zwischen den Chips übertrugen. Die Verbindungen wurden dann einfach in VHDL programmiert. Fehler oder notwendige Änderungen an den Verbindungen lassen sich so durch eine Codeänderung beheben.
Für einen dieser analogen Synthesizer, bei denen man alle Kabel anschließt, klingt diese Idee ziemlich cool.
Sobald ich ein Steckbrett finde, dem ich vertraue, werde ich keine Zweifel mehr haben. Bei Steckbrettern muss man *immer* raten, ob der Fehler im Design oder am Steckbrett selbst liegt.
Erschwerend kommt hinzu, dass man speziell für Steckplatinen-Funktionen entwickeln muss, und Dinge, die tatsächlich prototypisch aufgebaut werden müssen, wie zum Beispiel Schaltregler, funktionieren nicht gut.
Analoge und Hochgeschwindigkeitssysteme vertragen keine parasitären Störungen, digitale und Niedriggeschwindigkeitssysteme benötigen keine handgefertigte Prototypenphase, wenn man sorgfältig vorgeht.
Ich kenne mich mit all dem nicht aus, habe aber immer auf so eine Wandlung gehofft, und jedes Mal, wenn ich mich damit beschäftige, stelle ich fest, dass dem nicht so ist. Selbst bei einfachen Schaltungen muss man den Schalter sorgfältig an die jeweiligen Anforderungen anpassen. Und selbst dann muss man ein gewisses Maß an unerwünschtem Verhalten in Kauf nehmen. Es handelt sich immer um Operationsverstärker mit echter Verstärkung 1 oder um Transistoren mit Spannungs- oder Widerstandsvorspannung.
Ich kenne mich mit der zugrundeliegenden Technologie nicht besonders gut aus. Das Datenblatt des MT8816, das ich gefunden habe, enthält keinen Schaltplan der tatsächlichen Verschaltung. Aber sofort (vorausgesetzt, ich habe es richtig erklärt) fiel mir auf, dass der maximale Strom 15 mA beträgt und der typische Durchlasswiderstand bei Vdd=12 V 45 Ohm beträgt. Es ist natürlich ein interessantes Bauteil mit vielen Anwendungsmöglichkeiten, aber die Warnung ist enorm. Geradezu dominant. Mir fällt keine einzige Schaltung ein, die ich mit einem Steckbrett aufgebaut habe und die sich dafür eignen würde. Vor allem, weil ich das Steckbrett nur als Zwischenschritt vor dem Verlöten verwendet habe… Im Vergleich zu diesem Schalter war das extrem unterschiedliche Verhalten der Drähte ein Start unmöglich.
Wenn ich die Funktionsweise des Schaltkreises gut genug verstehe, um die Auswirkungen dieser Verbindung darauf vorherzusagen, dann brauche ich von vornherein kein Steckbrett.
Bei kleinen Signalen mit geringem Strom sollte dies einem idealen Schalter weitgehend entsprechen. Der Einschaltwiderstand variiert zwar je nach Position innerhalb des Spannungsbereichs, aber da Sie ohnehin mit Kiloohm arbeiten, spielt es keine Rolle, ob Sie in Ihrer Auslegung ±75 Ohm zu diesem Fehler addieren. Andernfalls entwerfen Sie eine Schaltung, die aufgrund von Bauteiltoleranzen nicht realisierbar ist.
Ja, sobald man dieses Gerät hat, kann man ein Projekt entwickeln. Dieses Projekt hier ist komplett auf kleine, irrelevante Signale im Bereich von +/-75 Ohm ausgelegt. Aber ich habe noch nie ein solches Projekt realisiert. Mir fällt nicht einmal ein Projekt dieser Größenordnung ein. Reine Zahlen sind fast das Einzige, was die Kriterien erfüllt. Entweder hat man so viele Verbindungen, dass das Steckbrett nur einen Bruchteil des Platzes bietet, oder es sind so wenige, dass man besser gleich eine IC-Klemme zum Überbrücken des Kabels verwendet.
Tatsächlich kann die Hälfte des fertigen Codes eine Frequenz (oder ein beliebiges Signal) an die Sonde anlegen, sodass man sie an verschiedene Reihen anschließen und der Platine mitteilen kann, welche Verbindungen man herstellen möchte – und das alles ohne Computer.
Nachdem die grundlegenden Dinge funktionieren, werde ich als Nächstes einige der von Ihnen genannten Punkte umsetzen. Es gibt mehrere Lösungsansätze für dieses Problem. Die genialste Lösung scheint mir die Installation eines Displays auf dem Steckbrett zu sein, aber die Herstellung eines Displays mit so einer porösen Oberfläche erfordert wahrscheinlich Samsungs Entwicklungsstand. Eine andere Möglichkeit wäre die Installation eines Miniaturprojektors und einer Kamera, aber alle Lösungen, die ich bisher in dieser Richtung verwendet habe, sind zu langsam und problematisch, und außerdem besteht dabei eine enorme Brandgefahr.
Es ist nicht so, dass irgendetwas davon unmöglich wäre, ich muss nur einen Weg finden, dies zu tun, ohne dabei auf Erfahrung verzichten zu müssen.
Die Idee mit den Sonden gefällt mir. Zur Veranschaulichung: Jede Spalte hat einen RGB-Wert, und jedes „Netz“ hat seinen eigenen Farbcode. Das ist zwar nicht so elegant wie Overheadprojektoren, aber es ist einfacher, WS281*-Streifen anzusteuern.
Obwohl diese handelsüblichen, markenlosen transparenten Kunststoffplatten meiner Erfahrung nach Schrott sind, klingt es einfacher, das transparente Gehäuse mit dem BB830-Clip zu kombinieren als ein Display mit Loch. Das eröffnet mehr Möglichkeiten zur LED-Platzierung. Aber auch die Platzierung der LEDs ober- und unterhalb der Platine ist keine schlechte Idee (abgesehen davon, dass die Stromschiene etwas im Weg ist).
Ich finde diese Idee gut und muss den Chip genauer untersuchen. Ich habe nach etwas Ähnlichem gesucht – allerdings nur in Bezug auf die Anzahl der Pins. Jeder Pin sollte über einen programmierbaren Widerstand, einen programmierbaren Widerstand gegen Masse, einen Eingang, einen Ausgang und einen Tri-State-Zustand verfügen. All dies sollte als Schieberegisterblock für jeden Pin realisiert sein, sodass er softwareprogrammierbar ist. Bisher habe ich jedoch kein geeignetes FPGA/CPLD gefunden. Für ein Steckbrett sollte das System mindestens 60 Pins (30 + 30) belegen. Da alles auf Schieberegistern basiert, lässt es sich leicht erweitern. Die Steuerung erfolgt vollständig per Software.
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Veröffentlichungsdatum: 19. November 2021