Предупреждение

Прежде чем вы будете заниматься самостоятельным изготовлением реплики по информации, представленной в данном проекте, необходимо трезво оценить свои возможности. Изготовление и монтаж печатной платы - это процесс, требующий денежных и прочих затрат, ответственность за конечный результат которого полностью ложится на вас.

Хотя автор данного проекта прилагает все возможные усилия, чтобы обеспечить максимально достоверное воспроизведение оригинальных узлов ПЭВМ Агат, он не может гарантировать полное отсутствие ошибок, равно как и конечный успех вашей деятельности. Причины возможной неудачи на этом пути могут заключаться не только в наличии неизвестных автору и другим представителям сообщества ошибок в проекте, но и в некачественном изготовлении печатной платы производителем, неисправных комплектующих (многим из которых, даже несмотря на внешне новое состояние уже более 30 лет), либо неаккуратном монтаже.

В любом случае, все материалы проекта находятся в публичном доступе на условиях "как есть", и никакие обстоятельства, связанные с возникновением материального или духовного ущерба в результате их использования, плохим настроением, либо полным разочарованием в жизни, не могут являться причиной предъявления автору каких-либо претензий.

Всё, что делается в рамках данного проекта, не связано с извлечением выгоды, поэтому автор будет признателен вам за конструктивную критику и предложения, а также за отзывы о достигнутых результатах.

В ситуации, если вы обладаете хорошими знаниями схемотехники, уверенно владеете САПР и хотите принести пользу проекту, автор предлагает присоединиться к его дальнейшей разработке на платформе SourceForge, где проект в настоящий момент и размещается.

Основные шаги

Наиболее простой путь по изготовлению реплики состоит из следующих этапов:

1. Формирование списка компонентов и их заказ на одном из сайтов поставщиков;
2. Заказ печатной платы на одном из сервисов заказа печатных плат;
3. Покупка расходных материалов (припой, флюс) и необходимых инструментов (паяльник, лупа, мультиметр);
4. Монтаж компонентов на печатной плате, очистка платы от флюса;
5. Предварительное и итоговое тестирование смонтированной печатной платы.

При необходимости внесения локальных изменений в проект реплики, необходимо установить соответствующее ПО, что более подробно указывается ниже.

Формирование списка компонентов

Наиболее простой способ формирования списка компонентов - с использованием инструмента интерактивного монтажа на странице соответствующего проекта (функция Save bom table as). В результате экспорта получается текстовый файл в формате csv или txt, на основании которого подготавливается заказ на сайте поставщика электронных компонентов. Более сложные варианты связаны с использованием средств САПР KiCAD или соответствующих дополнений.

Для примера рассмотрим, как это происходит с сайтом поставщика "ЧИП и ДИП". Для некоторых зарубежных интернет-магазинов поставщиков формирование заказа может выполняться в автоматическом режиме с использованием соответствующих дополнений KiCAD. Эти случаи рассматриваться не будут, поскольку купить микросхемы производства СССР там скорее всего не получится.

Для автоматизированного подбора компонентов необходимо выполнить предварительную обработку списка компонентов. Проще всего это сделать в редакторе электронных таблиц, например, пакета Libre Office. Согласно требований сайта поставщика "ЧИП и ДИП", список компонент должен содержать в каждой строке артикул, по которому будет выполняться дальнейший поиск и требуемое количество. Значимыми для поиска столбцами исходного списка являются столбец значения (Value) и посадочного места (Footprint). При этом для микросхем необходимым и достаточным является только столбец Value, поэтому содержимое столбца Footprint необходимо очистить. Для пассивных элементов (резисторы, конденсаторы) наличие столбца Footprint упростит поиск, поэтому оно оставляется.

Подготовленный список из 3-х столбцов (Value, Footprint и количество Quantity) копируется в соответствующее поле на странице "Загрузка спецификации" сайта поставщика, после чего необходимо завершить загрузку нажатием кнопки "Импорт".

После импорта списка, необходимо выбрать закупаемые позиции заказа. Для большинства позиций поставщик сам сформирует список подходящих вариантов, из которых необходимо выбрать желаемый (например, с учётом цены или сроков поставки). Если по какой-то позиции не удается найти подходящего варианта, её строка может быть отредактирована нажатием на кнопку "редактировать строку спецификации". Также имеется возможность расширения списка вариантов по произвольному фильтру с помощью кнопки "Найти и добавить товар".

После завершения обработки, выбранные позиции добавляются в корзину, а список компонентов сохраняется на сайте поставщика и может быть использован многократно.

Заказ печатной платы

Существует большое количество производителей печатных плат, характеристики оборудования которых позволяют изготавливать платы реплик Агата. Рассмотрим только два наиболее доступных на текущий момент: Резонит и PCBWave.

При использовании сервиса компании Резонит, после регистрации необходимо выбрать экран "Список плат" и нажать кнопку "Новый заказ". В окне заказа выбирается загрузка архива файлов Gerber (рекомендуется использовать файлы для JLCPCB), после чего происходит переход к экрану ввода параметров заказа. Рекомендуемые параметры: материал стандартный FR4 (Tg135), толщина 1,5 мм, фольга 35 мкм. Для платы доступно покрытие припоем ПОС-64 (категорически не рекомендуется при изготовлении платы без маски из-за возможного слипания дорожек), гальваническое осаждение олова (Immersion Tin, бесплатно), серебра (ImmSilver) или золота (ImmGold). Последние два варианта увеличивают стоимость заказа. Для краевых разъёмов возможно бесплатное снятие фаски с указанными параметрами, а также дополнительное гальваническое покрытие ламелей слоем золота или никеля (увеличивает стоимость заказа). Возможно срочное и "суперсрочное" изготовление заказа за 4 и 3 рабочих дня соответственно. Достоинствами данного варианта изготовления является наличие большого числа опций выполнения заказа, а также возможность изготовления платы в очень сжатые сроки (при доставке в Москву полный цикл от оплаты до получения товара занимает 4-5 дней). Недостаток данного варианта заключается в высокой стоимости изготовления, которая оказывается в 2-3 раза выше по сравнению с заказом в Китае, даже с учётом доставки.

При использовании сервиса компании PCBWave, после регистрации необходимо нажать кнопку "Instant Quote" и загрузить архив файлов Gerber проекта (рекомендуется использовать файлы для PCBWay). Из проекта определяется количество слоёв (должно быть 2) и размеры печатной платы. Далее необходимо выбрать количество изготавливаемых плат (минимальное 5), толщину (рекомендуется выбирать 1,6 мм), цвет маски (по умолчанию зелёный) и покрытие платы. Доступны варианты: HASL (покрытие припоем), HASL Lead-Free (покрытие бессвинцовым припоем), Immersion Gold (ENIG, гальваническое осаждение золота) и OSP (нанесение органической плёнки). Для фольги доступны варианты толщины: 1oz (35 мкм, по умолчанию) и 2oz (70 мкм). Доступно ускоренное выполнение заказа, однако в связи с длительными сроками доставки (12-25 рабочих дней) особого смысла в этом нет. Для формирования фаски (beveled edge) или дополнительного покрытия ламелей необходимо связываться с сервисной службой (увеличивает стоимость заказа). Достоинством данного сервиса является низкая цена, недостатком - длительные сроки доставки заказа.

Советы по монтажу

Перед монтажом компоненты рекомендуется проверить. Для проверки пассивных компонент достаточно функций большинства недорогих тестеров. Логические элементы и микросхемы средней степени интеграции могут быть проверены с помощью программаторов, переведённых в соответствующий режим.

Для микросхем памяти (особенно динамической, которая очень чувствительна к статическому электричеству) рекомендуется использовать цанговые монтажные панели.

В большинстве случаев для выполнения качественного монтажа достаточно наличия лупы с подсветкой.

Вначале на плате должны быть смонтированы пассивные элементы (резисторы, конденсаторы), которые далее обеспечат защиту соответствующих цепей от статического электричества.

При монтаже рекомендуется использовать паяльник с заземлением и регулировкой температуры. Размер жала паяльника должен соответствовать размеру контактных площадок. Рекомендуемая температура пайки: 235-250°C, припой ПОС-61, флюс нейтральный (например, HR-500-LK).

При правильной пайке капли припоя втягиваются в отверстия и смачивают ножки элементов с обеих сторон платы. Капля припоя должна получаться ровная и равномерно натянутая.

После завершения монтажа необходимо смыть флюс, не допуская попадания смываемой жидкости на разъёмы. Для смывки рекомендуется использовать специализированные спреи, например, Flux-Off. Они намного эффективнее традиционного способа смывки спиртом. После нанесения спрея на горизонтально расположенную плату необходимо дождаться растворения остатков флюса, не допуская испарения спрея (примерно 1 минута), затем, наклонив плату в сторону, противоположную разъёмам, слить растворённый флюс. Для больших капель флюса и труднодоступных мест рекомендуется использовать зубную щётку.

Программирование ПЗУ

Многие реплики содержат микросхемы постоянной памяти. Применительно к Агатам они встречаются двух типов: однократно программируемые (серия 556РТ*) и перепрограммируемые (серия 573РФ*). Последний тип микросхем легко отличить по наличию окошка для УФ-стирания.

Для программирования микросхем серии 573РФ подходит любой программатор, поддерживающий микросхемы серии 2716 компании Intel и напряжение программирования 24 В. Хорошо себя зарекомендовал китайский программатор XGecu T56. Для стирания можно использовать дешёвые китайские устройства, например, от компании XMSJ.

Более сложно обстоит дело с программированием микросхем серии 556РТ. Отечественные программаторы (например, Стерх) либо уже не выпускаются, либо стоят слишком дорого. Программирование с помощью ручного переключения линий адреса и данных, как это часто делали в прошлом, занимает слишком много времени. Схемы, использующие параллельный порт, требуют использования MS-DOS или других устаревших операционных систем. Поэтому автором был сделан простой проект программатора EPROG для Arduino Mega, который можно посмотреть здесь.

Советы по тестированию

После завершения монтажа необходимо тщательно осмотреть печатную плату на наличие коротких замыканий (КЗ). Особенно высока вероятность наличия КЗ для исторических реплик без маски.

Далее тестером необходимо проверить все цепи питания, а также по возможности все сигнальные цепи на отсутствие замыкания на землю.

При отсутствии явно выраженных дефектов можно выполнить кратковременное включение реплики через лабораторный блок питания в режиме ограничения тока.

Визуальный контроль дефектных элементов удобно выполнять с помощью тепловизора.

Окончательное тестирование выполняется с подключением всех периферийных устройств (дисководы, принтер) с помощью соответствующих программных тестов.

Установка ПО

Для полноценного погружения в проект и модификации его содержимого, рекомендуется установить следующие свободно-распространяемые программные средства и дополнения к ним:

1. САПР электронных схем KiCAD для редактирования файлов проекта, а также для построения реалистичных изображений печатных плат;
2. Дополнение Interactive HTML BOM для создания интерактивного html-файла с информацией о списке компонентов и средствами помощи при монтаже;
3. Дополнение Gerber to Order для полностью автоматического формирования файлов заказа печатных плат для основных сервисов по их изготовлению;
4. САПР твердотельного моделирования FreeCAD для внесения изменений в 3D-модели проекта, а также для формирования 3d-сборок печатных плат;
5. Дополнение StepUp для импорта итоговых моделей проекта из KiCAD в FreeCAD;
6. Графический редактор GIMP для редактирования графических изображений;
7. Система контроля версий Subversion для синхронизации с репозиторием проектов.
8. Текстовый процессор и редактор электронных таблиц Libre Office для подготовки списка элементов.

Все приведённые выше дополнения устанавливаются посредством встроенных функций соответствующего программного комплекса.

Загрузка проекта

Загрузка проекта выполняется из его репозитория.

Для полноценной работы с проектом реплики необходимо наличие библиотеки agat-lib в том же каталоге, что и каталог проекта.

Это можно обеспечить, скачав сразу все проекты в репозитории, либо добавив библиотеку к интересующим проектам.

Выгрузка из репозитория может производиться тремя способами:

1. Сохранением содержимого индивидуальных файлов проекта (не рекомендуется);
2. Выгрузкой текущей версии файлов проекта в виде zip-архива. Реализуется нажатием кнопки "Download Snapshot" в каталоге проекта или корневом каталоге репозитория. При обновлении репозитория эту операцию придётся выполнять заново;
3. Выгрузкой и синхронизацией локальной версии репозитория с помощью программы Subversion (рекомендуется). Имеются реализации для Linux, Windows и большинства других операционных систем.

Модификация проекта

Для модификации проекта необходимо открыть файл проекта (с расширением .kicad_pro) в САПР KiCAD. Рекомендуемая версия KiCAD: 7.

Наиболее очевидные возможные модификации связаны с изменением посадочных мест в зависимости от фактического типа используемых компонентов (например, кнопки клавиатуры другой модели или конденсаторы другого форм-фактора в линиях питания).

Также для ячеек расширения имеется возможность выбора краевого разъёма:

1. SNP-342-60-SU - исходный вариант с напайкой соединителя СНП-342-60;
2. SNP-342-60-SU-BOARD - вариант с использованием краевого разъёма. Полностью совместим по посадочному месту с SNP-342-60-SU. Замена выполняется с помощью функции "Заменить посадочное место" в редакторе печатных плат. Допускает возможность отрезания краевого разъёма (имеется перфорация) с последующей напайкой соединителя СНП-342-60. Для надёжного соединения рекомендуется использовать золочение (наиболее современный вариант) или серебрение (для соответствия оригиналу) контактов, что может значительно удорожить проект;
3. SNP-342-60-SU-BOARD-NEW - модернизированный вариант с использованием краевого разъёма. Освобождает пространство на печатной плате. Не имеет возможности напайки соединителя СНП-342-60. Требует ручной модификации печатной платы (продлевания дорожек до ламелей) при замене в проекте.

Кроме краевого разъёма, имеется возможность выбора различных вариантов верхнего крепления платы:

1. MOUNT - исходный вариант, соответствующий историческим оригиналам (расстояние между монтажными отверстиями 230 мм);
2. MOUNT-155 - вариант для укороченных плат с расстоянием между монтажными отверстиями 155 мм;
3. MOUNT-140 - вариант для укороченных плат с расстоянием между монтажными отверстиями 140 мм;
4. MOUNT-110 - вариант для укороченных (1/2) плат с расстоянием между монтажными отверстиями 110 мм.

Для микросхем производства СССР с метрическим шагом контактов 2,5 мм в библиотеке имеются посадочные места DIP-*-SU (* - число ножек). При использовании импортных микросхем с дюймовым шагом контактов 2,54 мм эти посадочные места могут быть заменены аналогичными из штатной библиотеки Package_DIP.