IBM Model M an modernen PC per USB anschließen

Das Problem

Die Lösung

Beispiele

Von Dmitry Nosachev - Eigenes Werk, CC BY-SA 4.0, Link

Manch jemand hat vielleicht noch eine alte IBM Model-M Tastatur vor der Verschrottung gerettet. Es wäre doch schon, wenn man die auch an aktuellen Rechnern noch nutzen könnte.
Hier steht wie es funktioniert - ein wenig Löten erforderlich.

Das Problem

1. Die Tastaturen waren damals für Standard TTL-Bausteine mit hohen Treiberströmen ausgelegt.
   Aktuelle CMOS-Ports haben zwar kompatible Spannungspegel, aber sie schaffen die knapp 5 mA nicht, die manche dieser alten Tastaturen für einen Low-Pegel sehen wollen. In Ergebnis kommt keine Verbindung zustande oder es gibt massig Übertragungsfehler.

2. Die Tastaturen waren nicht für Hot-Plug vorgesehen. Der Einschaltstrom ist zu hoch.
   Das führt dazu, dass sie an einem USB-PS/2-Adapter oft vom USB-Controller sofort wegen Überstrom abgeworfen werden.

Die Lösung

Glücklicherweise kann man beide Probleme lösen. Am Ende funktioniert die Tastatur an handelsüblichen USB-PS/2 Adaptern ohne Einschränkungen.
Man muss dazu die Tastatur aufschrauben, die Controllerplatine abstecken, die problematischen Bauteile identifizieren und durch geeignete Bauteile ersetzen. Besonderer Lötkünste bedarf es ob der alten Platinen ohne SMD-Bauteile nicht.

Treiberstrom

Die hohen Treiberströme kommen durch Pull-Up-Widerstände auf der Controllerplatine. Die Größe unterscheidet sich je nach Controller-Board und kann bis zu 1 kΩ runter gehen. Das ist selbst bei langen Tastaturkabeln bei dem verwendeten Bus-Protokoll in jeder Weise unnötig.

Man kann diese Widerstände locker durch 5-mal größere ersetzen. Damit reduziert sich der Strom auf den Ports auf < 1 mA, was auch gängigen CMOS-Controllern keine Probleme bereitet. Ich empfehle einen Wert zwischen 4,7 kΩ und 10 kΩ, was immer gerade verfügbar ist.

Einschaltstrom

Der hohe Einschaltstrom wiederum rührt von einem großen Blockkondensator zwischen +5V und Masse. Je nach Controller-Modell sind hier bis zu 47 µF verbaut. Das ist viel zu viel für USB. Maximal erlaubt sind 10 µF, aber in Summe. Ich empfehle deutlich darunter zu bleiben, zumal auch noch ein paar weitere, kleiner Kondensatoren auf der Platine sind.

Ich empfehle zwischen 1 µF und 4,7 µF, je nach Verfügbarkeit. Für die zuverlässige Funktion wären auch 0,47 µF noch hinreichend.
Bei Tausch des Elektrolytkondensators unbedingt auf die Polung achten, sonst spielt er nach dem Einschalten Indianer!

Beispiele

IBM 1391403 Controller.
Links ist der getauschte Kondensator markiert.
Dieses Modell verwendet ein Widerstandsnetzwerk statt einzelner Widerstände. Man kann bei Tausch aber auch 4 einzelne Widerstände verwenden, wenn besser verfügbar. Der äußerste Pin, der an die +5V geht, ist der gemeinsame.

Älteres Model M Modell:
Dieses hatte 2 kΩ Pull-Ups, was noch funktionieren kann, und einen 47 µF Blockkondensator.