DE4313602A1 - Vorrichtung zur Diagnose, Wartung und Reparatur von insbesondere Personalcomputern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Diagnose, Wartung und Reparatur von Personalcomputern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und zur praktischen Ausbildung für derar­ tige Tätigkeiten.

Die Vorrichtung nach Art eines Gerätesystems umfaßt Einrich­ tungen zur Erleichterung von Messungen an allgemein üblichen Interfaces, zur Überprüfung von Kabelverbindungen, zum expe­ rimentellen Aufbau von Schaltungen und zum Überprüfen einzel­ ner Schaltkreise sowie zum Überprüfen von PC-Netzteilen. Die Einrichtungen sind sowohl einzeln als auch im System nutzbar und ergänzen sich gegenseitig.

Personalcomputer haben in letzter Zeit eine massenhafte Ver­ breitung erfahren, und die Hardware-Preise liegen - bei wei­ terhin fallender Tendenz - in der Größenordnung anderer tech­ nischer Gebrauchsgüter, so daß selbst sehr leistungsfähige Geräte mehr und mehr auch für private Haushalte erschwinglich werden. Demzufolge ergibt sich ein zunehmender Bedarf nach einschlägigen Service- und Reparaturleistungen, wie sie für Waschmaschinen, Fernsehgeräte usw. seit langem üblich sind. Der Computer ist aber, im Gegensatz beispielsweise zur Wasch­ maschine, kein Einzweckgerät, sondern die Universalmaschine schlechthin. Bei einer Einzweckmaschine ist im Fehlerfall mit hoher Wahrscheinlichkeit jene Funktionseinheit verdächtig, die für die ausgefallene Funktion zuständig ist. Zumeist rei­ chen übliche Betriebsmeßmittel (wie Multimeter, Oszilloskope usw.) aus, um eine genauere Überprüfung vorzunehmen. Das ist beim Computer keineswegs der Fall, da jede Funktionseinheit (wie Prozessor, RAM, Plattenspeicher usw.) an nahezu jeder Funktion beteiligt ist und da die anwendungsseitigen Funktio­ nen an sich erst durch Programmierung (Software) verwirklicht werden. Obwohl man die einzelne Funktionseinheit kaum repa­ rieren kann, sollte es selbstverständlich sein, nur wirklich defekte Teile zu tauschen. Dies erfordert spezielle Messungen bzw. Überprüfungen.

Hier besteht das Problem, daß entsprechende Meßgeräte ver­ gleichsweise sehr teuer sind, daß also die Meßgerätekosten in keinem vernünftigen Verhältnis zu den Computer-Hardwarekosten stehen. Zudem sind viele Funktionen solcher - an sich für Entwicklung und Fertigung vorgesehenen - Meß- und Prüfgeräte im Service gar nicht sinnvoll nutzbar, da es dort nur darauf ankommt, die kleinste auszutauschende Funktionseinheit zu be­ stimmen.

Ähnliche Kosten-Nutzen-Verhältnisse bestehen auch bei der Ausbildung von Wartungstechnikern für den PC-Service. Es wäre viel zu aufwendig, die in Entwicklungslabor und Prüffeld üb­ lichen Meß- und Fehlersuchprinzipien zu vermitteln. Auch würde dies in der Praxis nicht allzuviel nützen, da gerade zu den preisgünstigen Computern keine brauchbare technische Do­ kumentation mitgeliefert wird und es auch viel zu lange dau­ ern würde (Stillstandszeiten), jede Funktionseinzelheit meß­ technisch zu überprüfen. Der Verzicht auf jegliche meßtechni­ sche Kontrolle bedeutet demgegenüber ein blindes, gedankenlo­ ses Tauschen von Hardware, das zu hohen Ersatzteilkosten führt und auch Probleme der Verfügbarkeit und Datensicherheit mit sich bringt (man denke z. B. an eine unnütz getauschte - also noch lesbare - Festplatte, die vertrauliche Daten ent­ hält).

Eine entsprechende Ausbildung muß Grundlagenkenntnisse, damit der Auszubildende in die Lage gesetzt wird, sich in das je­ weilige Problem hineinzudenken und eine Fehlersuchpraxis ver­ mitteln, die von allgemein bekannten vergleichsweise leicht überschaubaren Schnittstellen (Interfaces) ausgeht und die weitgehend auf übliche Betriebsmeßmittel, im Verbund mit Prüfsoftware, zurückgreift.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung zur Diagnose, Wartung und Reparatur anzugeben, die bei der Wartung von bzw. der Fehlersuche an Personalcomputern üb­ liche Betriebsmeßmittel (wie Multimeter oder Oszilloskope) im Verbund mit entsprechender Prüfsoftware sinnvoll ergänzt. Die Aufwendungen dafür sollen in einem vernünftigen Verhält­ nis zu den Kosten der zu prüfenden Computer-Hardware stehen, so daß es insbesondere auch wirtschaftlich tragbar wird, eine derartige Vorrichtung anzuschaffen, um eine PC-Installationin Eigenwartung zu betreuen. Die Vorrichtung soll des weiteren für entsprechende Ausbildungszwecke nutzbar sein. Im besonde­ ren sollen die einzelnen Einrichtungen der Vorrichtung aus­ schließlich mit marktgängigen Bauelementen aufzubauen sein, so daß sie sich selbst aus Ausbildungs-Objekte eignen, d. h., der Auszubildende baut die Geräte selbst auf, erwirbt dabei grundlegende Kenntnisse und Fertigkeiten und verfügt am Ende über nützliche Hilfsmittel für die tägliche Arbeit.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merk­ malen der Ansprüche gelöst.

Die Vorrichtung umfaßt dabei Einrichtungen, die als Geräte­ system zusammenwirken, nämlich Kabeladapter, Kabeltester und Stimulus-Generatoren für manuelle, halbautomatische und voll­ automatische Kabelprüfung, Experimentierplattformen, die auch als Schaltkreis- bzw. Leiterplattentester nutzbar sind, sowie Netzteiltester.

Die einzelnen Einrichtungen bzw. Geräte können untereinander verbunden werden und ergänzen sich so gegenseitig. Sie können in verschiedenen Versionen bzw. Ausbaustufen gefertigt wer­ den. Es ist möglich, sie mit allgemein üblichen Bauelementen und Technologien zu fertigen.

So stellen sie selbst sinnvolle Objekte für die Ausbildung von Wartungstechnikern dar. Da man keine anwendungsspezifi­ schen Bauelemente und keine aufwendigen Fertigungsverfahren benötigt, kann man solche Geräte beispielsweise als Bausatz anbieten, aus dem der Auszubildende das Gerät selbst zu­ sammensetzt.

Die Erfindung soll anhand der nachstehend geschilderten Aus­ führungsbeispiele unter Zuhilfenahme von Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 die Einordnung eines Kabeladapters in die Verbin­ dung zwischen einem Personalcomputer und einem peripheren Gerät,

Fig. 2 die Anschlußmöglichkeiten und Bedienelemente eines Kabeladapters,

Fig. 3 bis 8 Einzelheiten eines Kabeladapters,

Fig. 9 verschiedene Ausführungen von Zwischenkabeln,

Fig. 10 zusätzliche Leuchtanzeigen für serielle Schnitt­ stellen,

Fig. 11 eine erste Ausführungsform eines Kabeltesters,

Fig. 12 das Meßprinzip,

Fig. 13 zwei Meßstellen, die für die serielle Informationsausgabe abgewandelt sind,

Fig. 14 bis 19 Schaltungseinzelheiten,

Fig. 20 die Verwendungsweisen eines Stimulusgenerators,

Fig. 21 eine äußere Gestaltung eines Stimulusgenerators,

Fig. 22 bis 24 Schaltungseinzelheiten,

Fig. 25 bis 27 verschiedene Prüfabläufe,

Fig. 28 bis 31 weitere Schaltungseinzelheiten,

Fig. 32 und 33 Ausführungsformen eines Prüfstiftes,

Fig. 34 eine weitere Ausführungsform eines mit Kabeladap­ tern zusammengeschalteten Stimulusgenerators,

Fig. 35 den grundsätzlichen Aufbau einer Experimentierplattform,

Fig. 36 bis 44 Einzelheiten einer ersten Ausführung der Experi­ mentierplattform,

Fig. 45 Erweiterungsmöglichkeiten,

Fig. 46 bis 49 Einzelheiten einer zweiten Ausführung der Experi­ mentierplattform,

Fig. 50 und 51 Einzelheiten einer Abwandlung für den Leiterplattentest,

Fig. 52 und 53 Einzelheiten einer Erweiterungsplattform,

Fig. 54 bis 57 Einzelheiten eines Netzteiltesters.

Die einzelnen Einrichtungen bzw. Geräte des erfindungsgemäßen Vorrichtung bilden ein nachfolgend erläutertes Gerätesystem.

Ein Kabeladapter ist allein oder in Verbindung mit einem Ka­ beltester, einem Stimulusgenerator oder mit Experimentier­ plattformen nutzbar. Ein Kabeltester kann allein bzw. in Ver­ bindung mit einem Kabeladapter für die manuelle (leitungs­ weise) Kabelprüfung verwendet werden. Ein solcher Kabeltester läßt sich mit einem Stimulusgenerator (und ggf. weiteren Ka­ beladaptern) ergänzen, um entweder die manuelle Prüfung weiter zu beschleunigen oder um - bei Anschluß an einen Personalcomputer - eine vollautomatische Prüfung zu er­ möglichen. Experimentierplattformen sind für den Aufbau von Versuchsschaltungen, aber auch für Zwecke der Schaltkreis- bzw. Leiterplattenprüfung nutzbar. Die Verbindung mit einem Kabeladapter ermöglicht es darüber hinaus, auch Versuche mit bzw. Prüfungen an üblichen Computer-Interfaces vorzunehmen, wobei provisorische Aufbauten vermieden werden. Der Netzteil­ tester ist allein nutzbar, ermöglicht aber auch, an sich vor­ handene Computer-Netzteile auf bequeme Weise zur Speisung der anderen Geräte einzusetzen.

Eine ganz elementare Aufgabe bei der Fehlersuche besteht darin, zu bestimmen, welche von zwei über ein Kabel miteinan­ der verbundenen Einrichtungen fehlerverdächtig ist. Übliche Personalcomputer haben mehrere Schnittstellen (Interfaces), die gleichsam als standardisiert anzusehen sind. Wichtige Beispiele dafür sind:

• - Tastaturanschluß,
• - Monitoranschluß (Video-Interface),
• - serielle Schnittstellen (V 24),
• - parallele bzw. Centronics-Schnittstellen,
• - Anschlüsse für Steuerhebel (Game Port),
• - SCSI-Interface,
• - IEEE-488-Interface usw.

Messungen an solchen Interfaces sind recht unbequem; sie erfordern zumeist das Öffnen der jeweiligen Geräte, und die Signale sind nicht immer ohne weiteres abgreifbar. Daraus können Fehlmessungen resultieren. Zudem führen provisorische Prüfanschlüsse oft zu unbeabsichtigten Kurzschlüssen und da­ mit zu weiteren Schäden.

Dies ist naturgemäß auch bei der Ausbildung von Nachteil; es ist höchst unpraktisch, einen PC oder einen Drucker öffnen zu müssen, wenn man die Arbeitsweise des Interfaces kennenlernen will, abgesehen von der Gefahr, daß das Gerät bei einem sol­ chen Eingriff beschädigt wird. Um hier Abhilfe zu schaffen, wird gemäß Fig. 1 ein Kabeladapter 1 in die Verbindung, beispielsweise zwischen einem Personalcomputer 2 und einem peripheren Gerät 3, eingeschaltet. Das eigentliche, im Normalfall genutzte, Interface-Kabel 4 verbindet dabei den Kabeladapter 1 mit dem peripheren Gerät 3, während der Perso­ nalcomputer 2 über ein besonderes Zwischenkabel 5 mit dem Ka­ beladapter 1 verbunden wird. An den Kabeladapter 1 werden weiterhin übliche Betriebsmeßmittel 6, vorzugsweise Oszillo­ skope oder Multimeter, angeschlossen, um Signalverläufe be­ obachten oder Spannungen messen zu können. Des weiteren kann der Kabeladapter 1 auch mit einem erfindungsgemäßen Kabel­ tester oder einer erfindungsgemäßen Experimentierplattform verbunden werden, wie dies weiter unten beschrieben ist. So lassen sich Interface-Kabel durchprüfen und PC- bzw. Geräte- Interfaces mit Versuchsschaltungen verbinden.

Fig. 2 veranschaulicht die Anschlußmöglichkeiten und Bedien­ elemente des Kabeladapters 1; die Fig. 3, 4, 5 zeigen die Innenschaltung. Im Beispiel ist der Kabeladapter in einem pultförmigen Gehäuse untergebracht, wobei in Fig. 2 die Frontplatte sowie Teile der Vorder- und Rückseite dargestellt sind.

Grundsätzlich ist der Kabeladapter 1 so aufgebaut, daß ein internes Leitungssystem (Busleitungen) 7 an Meßpunkte 8, Trennschalter 9, Kurzschlußschalter 10, Meßstellen-Wahlschal­ ter 11, 12, 13 und an eine Vielzahl von Interface-Steckver­ bindern 14, 15 angeschlossen ist. Im Beispiel hat der Bus 7 50 Leitungen, davon eine Masseleitung (GND). Die besagten An­ schlüsse sind nun fest vorgesehen. Jede Busleitung ist an einen Meßpunkt 8 angeschlossen. Darüber hinaus sind zwei wahlfrei verwendbare Meßpunkte (MPF1, MPF2) vorgesehen. Die Meßpunkte sind beispielsweise als ein Feld von Pfosten-Steck­ verbindern aufgebaut. Die ersten 24 Busleitungen sind über Trennschalter 9 geführt und danach an weitere Meßpunkte 8 an­ geschlossen, so daß Messungen vor und nach der Trennstelle möglich sind. 16 weitere Busleitungen sind jeweils paarweise an 8 Kurzschlußschalter 10 angeschlossen. Der Zweck besteht darin, Brücken zwischen Ein- und Ausgängen herzustellen, wie dies für bestimmte Testprogramme (Loopback Tests) erforder­ lich ist. Die Meßstellen-Wahlschalter 11, 12, 13 haben je­ weils 12 Stellungen.

Zum Anschluß von Meßgeräten 6 sind zwei Kanäle vorgesehen. Dabei gibt es folgende Zuordnung: Kanal 1 und Wahlschalter 11; Kanal 2 und Wahlschalter 12, 13 über einen Umschalter 16.

Für jeden Kanal ist eine BNC-Buchse angeordnet. Kanal 2 ist zusätzlich an eine übliche Meßbuchse geführt, um beispiels­ weise ein Vielfachmeßgerät anschließen zu können. Die Wahl­ schalter 11 und 12 sind in 11 Stellungen gleichartig mit be­ stimmten Busleitungen 7 beschaltet. Der Wahlschalter 13 ist hingegen an andere der Busleitungen 7 angeschlossen. Zum An­ schluß von Zwischenkabeln 5 sind drei Steckverbinder 14 den Trennschaltern 8 vorgeordnet. Einer ist 25-polig, der zweite 50-polig. Der dritte ist ein 36-poliger Centronics-Anschluß, wie er standardmäßig bei Druckern üblich ist. Die Steckver­ binder 15 dienen zum Anschluß des jeweiligen Interface-Kabels 4. Neben den bereits angeführten Anschlüssen für Tastatur, Monitor usw. sind im Beispiel noch ein SCART-Anschluß sowie zwei BNC-Buchsen für ein Netzwerkkabel vorgesehen. Die Steck­ verbinder 15 sowie die Kurzschlußschalter 9 und die Wahl­ schalter 11, 12, 13 sind den Trennschaltern 8 nachgeordnet.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Kabeladapters besteht nun darin, daß die Busleitungen 7 für jedes einzelne Interface in einer logisch sinnvollen, für das Funktionsverständnis zweck­ mäßigen, Art belegt werden, und zwar unabhängig von der An­ schlußbelegung der jeweiligen Steckverbinder.

Im Beispiel sind die ersten 11 der Busleitungen 7 mit Daten­ signalen belegt und die 11 Busleitungen der Nummern 14 bis 24 mit Steuersignalen. Die erstgenannte 11er-Gruppe ist über Wahlschalter 13 auswählbar. Die zweite 11er-Gruppe ist hinge­ gen an die Wahlschalter 11 und 12 angeschlossen. Zusätzlich ist Wahlschalter 11 mit dem frei nutzbaren Meßpunkt MPF1 be­ legt und Wahlschalter 12 mit MPF2. Signale, die über die Wahlschalter 11, 12, 13 nicht unmittelbar erreichbar sind, kann man somit über die beiden frei nutzbaren Meßpunkte MPF1, MPF2 zu den Kanälen 1 oder 2 durchschalten.

Für jedes Interface gibt es also eine genaue Zuordnung der jeweiligen Signale zu entsprechenden Schalterstellungen. Das jeweilige Zwischenkabel 5 ist am betreffenden Steckverbinder durch passende Verdrahtung im Stecker 15 so angeschlossen, daß die betreffende Signal-Umordnung gewährleistet wird. Hin­ gegen sind die einzelnen Interface-Steckverbinder 15 so mit den Busleitungen 7 verbunden, daß die Umordnung wieder rück­ gängig gemacht wird.

Zwischenkabel, bei denen die Umordnung im Stecker erfolgt, sind über den 25-poligen bzw. über den 50-poligen der Steck­ verbinder 14 anzuschließen. Der 25-polige Steckverbinder 14 ist unmittelbar mit den ersten 24 der Busleitungen 7 sowie mit Masse (GND) verbunden; Anschluß-Nummer und Leitungsnummer entsprechen einander. Der 36-polige Steckverbinder 14 ist hingegen so verschaltet, daß die Signal-Umordnung gemäß dem Centronics-Interface (Parallelschnittstelle) gewährleistet wird. Damit ist es möglich, den Kabeladapter 1 am Ende eines standardmäßigen Druckerkabels anzuschließen bzw. mit einem zweiten üblichen Druckerkabel ihn in ein solches Interface einzufügen. Der 50-polige Steckverbinder 14 ist so verschal­ tet, daß sich unmittelbar die Leitungszuordnung gemäß dem SCSI-Interface ergibt. Damit werden alle Busleitungen 7 gemäß SCSI belegt. Somit sind alle Busleitungen 7 über den kor­ respondierenden SCSCI-Steckverbinder 15 extern verfügbar. Beide 50-poligen Steckverbinder 14, 15 kann man somit je nach Bedarf nutzen, um ohne Mehraufwand den Kabeladapter mit ande­ ren Einrichtungen zusammenzuschalten.

Die technische Ausführung und Signalbelegung der einzelnen Interface-Anschlüsse ist allgemein bekannt. Ebenso können die üblichen Steckverbinder-Typen, wie D-Sub, Centronics, Scart, BNC usw. als bekannt vorausgesetzt werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die Belegungen der Busleitungen 7 für die verschiedenen Interfaces. Dabei sind auch die Schal­ terstellungen der einzelnen Wahlschalter angegeben, unter denen die Signale der Messung zugänglich sind. Aus den Fig. 3 bis 7 ist somit der innere Aufbau des beispielgemäßen Kabeladapters 1 vollständig ersichtlich.

Typ und Polzahl des jeweiligen Steckverbinders sind in den Fig. 3, 4, 5 angegeben. Ein "m" kennzeichnet einen Stift- Anschluß (male connector), ein "f" einen Buchsen-Anschluß (female connector).

Namentlich für serielle und parallele Schnittstellen gibt es verbreitete Testprogramme, die Kurzschlußverbindungen zwi­ schen bestimmten Signalleitungen erfordern. Die Kurzschluß­ schalter 9 sind zwischen solchen Busleitungen 7 angeordnet, die im Normalfall gar nicht oder mit Masse (GND) belegt sind. Fehlbedienungen werden so weitgehend ausgeschlossen; ein irr­ tümlich geschlossener Kurschlußschalter 9 hat keine Auswir­ kung. Im 50-poligen Zwischenkabel-Steckverbinder 14 sind diese Signale zugänglich. Sie müssen im Stecker des jeweili­ gen Zwischenkabels 5 entsprechend verbunden werden.

Fig. 8 veranschaulicht dies anhand einer tabellarischen Auf­ stellung, und Fig. 9 zeigt den Aufbau der betreffenden Zwi­ schenkabel 5 für serielle und parallele (Centronics-) Schnittstellen.

Das erfindungsgemäße Aufbauprinzip kann, ohne den Grundgedan­ ken zu verlassen, vielfältig abgewandelt werden. So kann man Steckverbinder, Busleitungen, Wahlschalter usw. hinzufügen oder weglassen.

Dem konkreten Beispiel liegen folgende Tatsachen zugrunde: Es werden nur die Interfaces berücksichtigt, die bei den massen­ haft verbreiteten PCs von Bedeutung sind. Keines davon hat mehr als 24 Signalleitungen. Der extreme Fall ist SCSI mit insgesamt 50 Leitungen, davon sind aber die Hälfte Massever­ bindungen (GND). Für diese Anschlußzahl sind die Busleitungen 7 ausgelegt. Die Belegung des SCSI-Steckverbinders 15 ent­ spricht genau der des 50-poligen Steckverbinders 14. Das ent­ sprechende Zwischenkabel kann somit als Flachbandkabel ohne Umordnung realisiert werden, und der SCSI-Anschluß ist wahl­ weise auch zur Systemerweiterung nutzbar, nämlich zur Verbin­ dung mit einem Kabeltester oder mit einer Experimentierplatt­ form. Die weitaus meisten Interfaces haben weniger als 25 Si­ gnalleitungen. Zwischenkabel 5 für solche Interfaces, die kein Kurzschließen erfordern, können deshalb mit preisgünsti­ gen 25-poligen Steckern aufgebaut werden.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Kabeladapters ist denkbar einfach. Das jeweilige Interfacekabel 4 wird an den Kabel­ adapter 1 angeschlossen, und über das betreffende Zwischen­ kabel 5 wird die Verbindung zum PC 2 hergestellt. Das bevor­ zugte Meßgerät 6 ist ein einfaches Zweikanal-Oszilloskop, das mit beiden Kanälen des Kabeladapters verbunden wird. Solche Geräte sind vergleichsweise preisgünstig und vielseitig. Im besonderen ermöglichen sie eine visuelle Beurteilung von Si­ gnalverläufen. Störimpulse, unsaubere Flanken usw. sind so­ fort zu sehen; damit läßt sich ein Fehler oft ziemlich genau eingrenzen.

Üblicherweise wird auf ein Steuersignal, z. B. STROBE beim Centronics-Interface getriggert, und die anderen Signale wer­ den mit Bezug auf dieses Triggersignal beobachtet.

Im Beispiel bedeutet dies: Wahlschalter 11 auf Stellung 1 (vgl. Fig. 6). Kanal 1 des Oszilloskops zeigt somit das aus­ gewählte STROBE-Signal. Über Kanal 2 können Datensignale (über Wahlschalter 13) oder weitere Steuersignale (über Wahl­ schalter 12) einzeln betrachtet werden (Auswahl zwischen Da­ ten- oder Steuersignalen über Umschalter 16). Man muß dabei nicht mehr mühsam am Steckverbinder nach dem jeweiligen Si­ gnal suchen, sondern es ist nur notwendig, die Wahlschalter entsprechend zu betätigen. Auf dieser Grundlage bereitet es keine besondere Schwierigkeit, eine Fehlersuch-Dokumentation zu erstellen, die für jedes Interface Wahlschalter-Stellungen und Soll-Signalverläufe enthält.

Praktisch alle informationstragenden Leitungen der üblichen Interfaces können über die Trennschalter 8 aufgetrennt wer­ den. Zudem lassen sich mit handelsüblichen Prüfleitungen die Meßpunkte 8 vor und hinter der Trennstelle beliebig untere in­ ander verbinden. Der Kabeladapter kann somit auch, wie bei seriellen Schnittstellen oft erforderlich, zur experimen­ tellen Bestimmung der Steckerbelegung verwendet werden.

In diesem Zusammenhang kann die Belegung von Schnittstellen­ leitungen unmittelbar über Leuchtdioden angezeigt werden. Wird das Zwischenkabel 5 über den 50-poligen Steckverbinder 14 angeschlossen, da für bestimmte Testprogramme Kurzschluß­ verbindungen herzustellen sind, so kann man am 25-poligen Steckverbinder 14 vor und an einem beliebigen der Steckver­ binder 15 nach den Trennschaltern 9 eine entsprechende Leuchtanzeige anschließen.

Fig. 10 veranschaulicht den Aufbau beider Leuchtanzeigen, die mit Zwei-Farben-LEDs realisiert sind. Im Beispiel wird die zweite Leuchtanzeige an den 9-poligen V24-Steckverbinder an­ geschlossen.

Fig. 11 veranschaulicht die erste Ausführungsform eines Ka­ beltesters. Auch dieses Gerät ist in einem pultförmigen Ge­ häuse untergebracht. Es ist für die direkte Zusammenschaltung mit dem Kabeladapter ausgelegt und für Kabel mit maximal 50 Einzelleitungen vorgesehen. Es dient in erster Linie zur ma­ nuellen Kabelprüfung. Dieser Ausführung liegt die Tatsache zugrunde, daß die weitaus meisten Kabelverbindungen im PC-Be­ reich nicht mit beidseitig abziehbaren Kabeln, d. h. mit sol­ chen, die an beiden Seiten Steckverbinder haben, ausgeführt sind, sondern daß oft das Kabel auf der Gerateseite (Tastatur, Monitor, Maus usw.) fest angebracht ist. Solche Kabel kann man beispielsweise mittels Kabeladapter und Durchgangsprüfer (Multimeter) Leitung für Leitung durchprüfen (Multimeter an Kanal 2 des Kabeladapters anschließen, Auswahl der jeweiligen Leitung über Wahlschalter, Antasten des jewei­ ligen Anschlusses im betreffenden Gerät mit der Prüfspitze des Multimeters). Auf diese Weise findet man aber nur Lei­ tungs-Unterbrechungen. Kurzschlüsse zwischen verschiedenen Leitungen erfordern weit mehr Meßzeit, und zeitweilige Fehler sind kaum zu finden.

Der beispielsgemäße Kabeltester hat einen 50-poligen Adapter- Anschluß, über den er mit einem Kabeladapter verbunden werden kann. Der Anschluß entspricht technisch dem SCSI-Interface.

SCSI-Kabel können ohne besonderen Adapter geprüft werden; in allen anderen Fällen kann man Tester und Adapter über ein handelsübliches 50-poliges SCSI-Kabel zusammenschalten. Der (üblicherweise PC-seitige) Stecker der zu prüfenden Kabelver­ bindung wird am Kabeladapter angeschlossen. Dann wird An­ schluß für Anschluß im betreffenden Gerät (stromloser Zu­ stand) mit einer Prüfspitze angetastet, die mit dem Kabel­ tester verbunden ist. Nach jedem Antasten ist eine Meßtaste zu betätigen (Drücken und wieder Loslassen; währenddessen bleibt die Prüfspitze angedrückt). Der Kabeltester zeigt mit­ tels Leuchtdioden für jede der 50 möglichen Verbindungen die Zustände "Verbunden" und "Offen" (unterbrochen bzw. nicht verbunden) an. Während der Messung kann man das Kabel verbie­ gen, daran rütteln usw. Bei ordnungsgemäßer Verbindung ist nur die betreffende Leitung "verbunden", alle anderen sind "offen". Wird für mehrere Leitungen "Verbunden" angezeigt, so handelt es sich um Schlüsse. Wird sowohl "Verbunden" als auch "Offen" angezeigt, handelt es sich um unsichere Verbindungen. Für die Funktion des Kabeltesters entscheidend sind gemäß Fig. 11 die Leuchtanzeigen 17, 18, die Meßtaste 19, der Adap­ ter-Anschluß 20 und der Systemanschluß 21. In der beispiels­ gemäßen Ausführung wird das Gerät von außen mit der erforder­ lichen Betriebsspannung versorgt (Versorgungsanschluß 22). Des weiteren ist über eine Buchse eine Prüfleitung mit Prüf­ spitze 23 anschließbar.

Fig. 12 veranschaulicht das Meßprinzip. Für jede der 50 zu prüfenden Leitungen ist eine solche Meßstelle vorgesehen. Der Prüf-Eingang ist über den Adapter-Anschluß 20 entweder direkt (z. B. im Falle eines SCSI-Kabels) oder unter Zwischenschal­ tung eines Kabeladapters mit dem jeweiligen Stift des Steck­ verbinders verbunden. Jede Meßstelle besteht aus zwei Latch- Kreisen 24, 25. Der erste Latch-Kreis 24 ist direkt und der zweite Latch-Kreis 25 invertiert mit dem jeweiligen Prüf-Ein­ gang verbunden. Den Latch-Kreisen 24, 25 ist jeweils eine der Leuchtanzeigen 17, 18 nachgeschaltet.

Normalerweise liegt ein logisches HI-Potential auf jeder Lei­ tung. Wird die Meßtaste 19 betätigt (gedrückt und wieder los­ gelassen), so wird der erste Latch-Kreis 24 zurückgesetzt; die "Verbunden"-Leuchtanzeige 17 bleibt inaktiv. Hingegen wird der zweite Latch-Kreis 25 gesetzt, so daß die betref­ fende "Offen"-Leuchtanzeige 18 aufleuchtet. Wird hingegen mittels der Prüfspitze 26 über Buchse 23 am anderen Ende der Leitung eine Verbindung nach Masse hergestellt und bei beste­ hender Masseverbindung die Meßtaste 19 betätigt, so wird nach dem Loslassen der Meßtaste 19 der Latch-Kreis 24 gesetzt, und der Latch-Kreis 25 bleibt zurückgesetzt. Das heißt, die "Verbunden" -Leuchtanzeige 17 leuchtet, die "Offen" -Leuchtan­ zeige 18 leuchtet nicht. Wird beispielsweise das Kabel hin- und hergebogen, daran gerüttelt usw., so wird auch eine ex­ trem kurzzeitige Unterbrechung dazu führen, daß der Latch- Kreis 25 ebenfalls gesetzt wird. Ebenso werden andere Latch- Kreise 24 gesetzt, wenn sich dauernd oder auch nur kurzzeitig ein Schluß zwischen zwei Leitungen bemerkbar macht.

Eine solche Kabelprüfung erfordert weniger Zeit als bei Nut­ zung eines Multimeters, und es ist möglich, auch Unsicherhei­ ten, zeitweilige Fehler usw. aufzufinden. Da für jede Leitung gesonderte Leuchtanzeigen vorhanden sind, bereitet es keine Schwierigkeiten, eine Dokumentation anzufertigen, die für für jede Kabelart die Soll-Anzeigen enthält, z. B. als Abbildung in 1 : 1-Korrespondenz zur Anordnung gemäß Fig. 11. Im Beispiel ist der Kabeltester so ausgeführt, daß er in Verbindung mit einem zweiten noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Test­ gerät auch für den halb- oder vollautomatischen Test von Ka­ beln mit Steckverbindern an beiden Enden eingesetzt werden kann.

Dazu ist es notwendig, die Belegungen aller Latch-Kreise 24, 25 zwecks Auswertung abfragen zu können. Das läßt sich auf elegante Weise gewährleisten, indem die Latch-Kreise 24, 25 als handelsübliche D-Flipflops mit unabhängigen Setz- und Rücksetzeingängen vorgesehen werden. Die Ausgänge und die D- Eingänge dieser Flipflops sind dabei zu einem Schieberegister zusammengeschaltet.

Dieser Schiebeweg ist über den Systemanschluß 21 nach außen geführt. Die den Latch-Kreisen 25 vorgeordnete Negation ist dabei als NAND-Verknüpfung mit einer Betriebsartenleitung (SHIFT MODE oder kurz SHM) ausgeführt. Diese Betriebsarten­ leitung ist ebenfalls Bestandteil des Systemanschlusses 21. Der Zweck besteht darin, beim Schiebevorgang die Setzeingänge der betreffenden D-Flipflops freizuschalten. SHIFT MODE ist inaktiv, wenn der Systemanschluß 21 nicht benutzt wird, so daß dann die Aktivierung der besagten Setzeingänge zugelassen ist.

Fig. 13 veranschaulicht diese Abwandlung anhand von zwei Meß­ stellen.

Fig. 14 zeigt die Anordnung für 10 Meßstellen; in Fig. 15 ist das Schaltsymbol für die Anordnung gemäß Fig. 14 dargestellt. Die Fig. 16 bis 19 geben einen Überblick über die Schal­ tung des gesamten Gerätes. In Fig. 16 ist der Schiebeweg durch die fünf "Zehner-Blöcke" (Fig. 14, 15) dargestellt. Fig. 17 zeigt den Anschluß der Leuchtanzeigen 17, 18. Diese sind vorzugsweise bekannte LED-Bandanzeigen mit jeweils 10 LEDs je Gehäuse.

In Fig. 18 ist dargestellt, wie die Prüfanschlüsse über den 50-poligen Adapter-Anschluß 20 zu den besagten fünf "Zehner- Blöcken" geführt sind.

Fig. 19 veranschaulicht den Systemanschluß 21. Dieser umfaßt
folgende Leitungen:

• - Stromversorgung und Masse (nicht gezeigt),
• - eine Leitung AUTO MODE von einem Stimulusgenerator zum Kabeltester, die in der Betriebsart "automatischer Kabeltest" aktiv wird und die Meßtaste 19 wirkungslos schaltet,
• - eine Leitung CLEAR vom Stimulusgenerator zum Kabeltester, die beim automatischen Kabeltest die Wirkung der Meßtaste 19 übernimmt,
• - eine Leitung TEST KEY vom Kabeltester zum Stimulusgenera­ tor, die die Betätigung der Meßtaste 19 signalisiert,
• - die Leitungen CLOCK, DATA IN und DATA OUT für den Daten­ transport durch die im Kabeltester gebildete Schiebe­ kette,
• - die Leitung SHIFT MODE vom Kabeltester zum Stimulus­ generator, die die den Latch-Kreisen 25 vorgeschaltete Negation (NAND-Gatter) beim Schieben unwirksam schaltet.

Die Funktionsweise wird im einzelnen aus der Erläuterung des Stimulusgenerators ersichtlich, der nachfolgend beschrieben wird.

Der beschriebene Kabeltester kann in vielfältiger Weise abge­ wandelt werden. Im besonderen ist es unproblematisch, die Schaltung für eine andere Zahl zu prüfender Leitungen aus zu­ legen sowie den Schiebeweg (Fig. 17) und den Systemanschluß 21 wegzulassen. Dann können für die Latch-Kreise 24, 25 auch "echte" Latch-Schaltkreise verwendet werden.

Eine mögliche Ausführung wäre beispielsweise die Beschränkung auf maximal 24 zu prüfende Leitungen. Da über den Kabeladap­ ter 1 die eigentlichen Informationsleitungen praktisch aller anwendungsseitig wichtigen Interfaces in den Bereich der er­ sten 24 Leitungen umgeordnet werden, kann man zumindest die Informationsleitungen vollständig prüfen, bei den weitaus meisten Interfaces sogar überhaupt alle Leitungen.

Nun soll der erfindungsgemäße Stimulusgenerator näher be­ schrieben werden, der Kabeladapter und Kabeltester ergänzt. Er hat folgende Funktionen:

• 1. halbautomatischer Kabeltest,
• 2. vollautomatischer Kabeltest bei Anschluß an einen Perso­ nalcomputer,
• 3. Auffinden von Leitungen in Kabeln (Leitungsfinder).

Fig. 20 veranschaulicht diese Verwendungsweisen. Zum Kabel­ test ist der bereits beschriebene Kabeltester 26 ist mit dem Stimulusgenerator 27 über den Systemanschluß 21 zusammenge­ schaltet. Das zu prüfende Kabel wird zwischen den Prüfan­ schlüssen beider Geräte 26, 27 angeordnet, wobei bedarfsweise Kabeladapter 28, 29 zwischengeschaltet sein können. Dabei kann es sich um erfindungsgemäße Kabeladapter 1 handeln. Wei­ ter unten wird noch eine weitere Ausführungsform für diese Kabeladapter 28, 29 beschrieben.

Für den manuellen Kabeltest ist diese Anordnung ausreichend. Der automatische Kabeltest erfordert zusätzlich einen Perso­ nalcomputer mit entsprechender Prüfsoftware. Der Computer wird über eine übliche Parallelschnittstelle (Centronics-In­ terface) angeschlossen. Als Leitungsfinder wird der Stimulus­ generator 27 in geordneter Weise an ein Ende des zu prüfenden Kabels angeschlossen. Dafür kann eine besondere Adaptierung 30 der Prüfanschlüsse vorgesehen werden. Die einzelnen Lei­ tungen werden gemäß der ihnen zukommenden Leitungsnummer mit den Prüfanschlüssen verbunden. Danach wird der Stimulusgene­ rator 27 in Tätigkeit gesetzt, und am anderen Ende des Kabels kann man jede Leitung einzeln mit einem Prüfstift 31 an­ tasten, der dann die betreffende Leitungsnummer anzeigt.

Fig. 21 zeigt eine erste Form der äußeren Gestaltung. Das Ge­ häuse ähnelt dem des Kabeltesters 26 und des Kabeladapters 1, so daß man aus diesen Geräten einen einheitlich gestalteten Kabelprüfplatz zusammenstellen kann. Aus anwendungsprakti­ schen Gründen (Strombedarf) ist es sinnvoll, den Stimulusge­ nerator 27 mit einem eigenen Netzteil auszustatten. Dieses übernimmt auch die Versorgung des Kabeltesters 26 über den Systemanschluß 21.

Für die weitere Beschreibung sind folgende Bedienelemente, Anschlüsse usw. von Bedeutung: die INIT-Taste 32, der Be­ triebsartenwahlschalter 33, der Leitungsfinder-Anschluß 34, der Kabelprüfanschluß 35 und der bereits beschriebene System­ anschluß 21. Des weiteren ist noch eine Zusatzanzeige 36 vor­ gesehen, die aber nur für den manuellen Test Bedeutung hat.

Grundlage der Schaltung ist gemäß Fig. 22 ein Schieberegister 37, das im Beispiel 64 Bitpositionen umfaßt und aus 8 han­ delsüblichen Schieberegister-Schaltkreisen aufgebaut ist. Den ersten 50 Bitpositionen sind 50 Stimulusleitungen 38 nachge­ schaltet. Die letzte Bitposition des Schieberegisters 37 ist an ein Lösch-Flipflop 39 angeschlossen, das auf die Löschein­ gänge (CLR) aller 64 Bitpositionen zurückgeführt ist. Der se­ rielle Eingang des Schieberegisters 37 ist dem Lösch-Flipflop 39 in disjunktiver Verbindung mit dem Steuersignal der Lei­ tungsfinder-Betriebsart (FIND MODE) nachgeschaltet.

Fig. 23 zeigt, wie der Kabelprüfanschluß 35 mit den Stimulus­ leitungen 38 beschaltet ist. Dabei sind Treiber-Gatter 40 zwischengeschaltet, die sämtlich mit einer Prüfimpulsleitung (STIMULUS PULSE) in konjunktiver Verknüpfung beschaltet sind. Die Treiber-Gatter 40 sind als Open-Collector-NANDs ausge­ führt. Dadurch ist sichergestellt, daß auch Kurzschlüsse zwi­ schen verschiedenen Leitungen des zu prüfenden Kabels nicht zu Schäden führen.

Die Zusatzanzeige 36 ist ähnlich ausgeführt wie eine der Leuchtanzeigen 17, 18 des Kabeltesters 26. Sie ist direkt an die Stimulusleitungen 38 angeschlossen. Da das Anschalten von Leuchtdioden (erforderlichenfalls über zusätzliche Treiber­ stufen) allgemein bekannt ist, erübrigt sich hier eine wei­ tere Beschreibung.

Fig. 24 zeigt, daß der Leitungsfinder-Anschluß 34 den Stimu­ lusleitungen 38 in umgekehrter Reihenfolge nachgeschaltet ist. Anschluß 1 ist Position 50 nachgeschaltet, Anschluß 2 Position 49 usw. Auch dabei ist jede der Stimulusleitungen 38 konjunktiv mit einer gemeinsamen Prüfimpulsleitung (STIMULUS PULSE) verknüpft. Im einfachsten Fall ist der Leitungsfinder- Anschluß 34 unmittelbar den Treiber-Gattern 40 nachgeschal­ tet. Da man es in dieser Betriebsart bisweilen mit sehr lan­ gen Kabeln zu tun hat, wie z. B. die in einem Gebäude instal­ lierten Terminal-Anschlüsse eines Mehrplatzsystems, ist es sinnvoll, für jede Anschlußposition einen Treiber für höhere Signalpegel, z. B. gemäß RS 232 (V24) vorzusehen.

Die besagte konjunktive Verknüpfung mit der Prüfimpulsleitung (STIMULUS PULSE) kann in den Treiberschaltkreisen vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, Treiber ohne konjunktiv ver­ knüpfte Eingänge den Treiber-Gattern 40 nachzuschalten, wie auch in Fig. 24 gezeigt. Der Leitungsfinder-Anschluß 34 ist technisch beispielsweise mit Pfosten-Steckverbindern, 1-mm- Meßbuchsen oder dergleichen ausgebildet, so daß man die zu kennzeichnenden Leitungen über handelsübliche Prüfschnüre an­ schließen kann.

In einer alternativen Gestaltung kann ein besonderer Anschluß 34 entfallen und statt dessen ein spezielles Zwischenkabel am Prüfanschluß 35 angesteckt werden, wobei der Stecker auch die besonderen Treiberstufen enthalten kann (der Prüfanschluß 35 muß dann für Masse und Speisespannung erweitert werden). Sol­ che Prüfanschlüsse (Probe Pads) zur Adaptierung einer Viel­ zahl von Einzelleitungen sind beispielsweise von Logikanaly­ zern her bekannt.

Die bisher beschriebene Anordnung funktioniert bei manueller Kabelprüfung folgendermaßen (Fig. 25): Das Schieberegister 37 ist anfänglich (Betätigung der INIT-Taste 32) gelöscht, das Lösch-Flipflop 39 ist gesetzt. Um Leitung für Leitung zu prü­ fen, muß man die Meßtaste 19 des Kabeltesters 26 betätigen. Jeder Tastendruck wird über die Leitung TEST KEY des System­ anschlusses 21 zum Stimulusgeneratar 27 gemeldet und löst dort zunächst einen Schiebetakt für das Schieberegister 37 aus. Dadurch wird eine Eins vom Lösch-Flipflop 39 in die er­ ste Position des Schieberegisters 37 übernommen, und das Lösch-Flipflop 39 selbst wird vom Schieberegister aus mit Null geladen.

Aufeinanderfolgende Betätigungen der Meßtaste 19 schieben so­ mit eine Eins durch das Schieberegister 37. Die Eins wird über das jeweilige der Treiber-Gatter 40 als Null-Stimulus am zu prüfenden Kabel wirksam. Dabei werden die Treiber-Gatter 40 durchgeschaltet, solange die Meßtaste losgelassen ist. In einem normalen Kabel sollte daraufhin die betreffende "Verbunden"-Leuchtanzeige im Kabeltester aufleuchten und die "Offen"-Leuchtanzeige dunkel bleiben (es darf nur einmal "Verbunden" leuchten, und nur die betreffende "Offen" -Anzeige darf nicht leuchten, auch wenn man das Kabel verbiegt, an den Steckern rüttelt usw.). Die umlaufende Null am Kabelprüfan­ schluß 35 ersetzt somit die Prüfspitze 23 von Fig. 16. Für einen neuen Prüfdurchlauf ist die INIT-Taste 32 des Stimulus- Generators erneut zu betätigen.

Die automatische Kabelprüfung läuft im Prinzip genau so ab, nur werden alle Funktionen vom Personalcomputer aus über das Centronics-Interface gesteuert. Es reicht also aus, hier nur die Besonderheiten zu erläutern. Die 8 Datenleitungen DATA 0 bis 7 werden folgendermaßen verwendet:

• - DATA 0 als Eingangs-Datenleitung für den Kabeltester 26 (DATA IN-Leitung des Systemanschlusses 21),
• - DATA 1 als Taktimpuls-Auslösung für das Verschieben im Kabeltester 26 (CLOCK-Leitung des Systemanschlusses 21),
• - DATA 2 als Löschimpuls-Auslösung im Kabeltester 26 (CLEAR- Leitung des Systemanschlusses 21; entspricht der Lösch­ funktion der Meßtaste 19),
• - DATA 3 als Löschimpuls-Auslösung für das Schieberegister 37 (entspricht der INIT-Taste 32),
• - DATA 4 als Taktimpuls-Auslösung für das Schieberegister 37 (entspricht der Vorschub-Funktion der Meßtaste 19),
• - DATA 5 zur Freigabesteuerung der Treiber-Gatter 40 (über Prüfimpulsleitung STIMULUS PULSE),
• - DATA 6 zur Umsteuerung des Kabeltesters 36 auf den Schiebe­ betrieb (SHIFT MODE-Leitung des Systemanschlusses 21).
• - DATA 7 muß stets Null sein (reserviert für künftige Er­ weiterungen).

Alle Impuls-Auslösungen werden mit dem STROBE-Signal des In­ terfaces wirksam. DATA 5 und DATA 6 werden in Flipflops 41, 42 übernommen, so daß die betreffenden Steuerleitungen (STIMULUS PULSE, SHIFT MODE) beliebig lange erregt werden können. Zum Rücklesen von Daten aus dem Kabeltester 26 über die Leitung DATA OUT des Systemanschlusses 21 wird die ERROR- Leitung des Interfaces verwendet.

Die automatische Prüfung läuft in folgenden grundsätzlichen Schritten ab (Fig. 26):

• 1. Initialisieren durch Erregen von DATA 3.
• 2. Taktauslösung für Schieberegister 37 durch Erregen von DATA 4.
• 3. Freigabe der Treiber-Gatter 40 durch Erregen von DATA 5.
• 4. Löschen der Latch-Kreise im Kabeladapter 26 durch Erregen von DATA 2, wobei DATA 5 erregt bleibt. Damit wird der eigentliche Prüfzustand erreicht. Nach dem Löschen stel­ len sich die Latch-Kreise im Kabeladapter 26 gemäß der Beschaffenheit des zu prüfenden Kabels ein.
• 5. Abtransport der Belegung des Kabeltesters 26 zwecks softwareseitiger Auswertung. Dazu wird zunächst bei er­ regtem DATA 5 DATA 6 aktiviert. Darauffolgend wird bei erregtem DATA 6 DATA 5 zurückgenommen. Somit ist der Ka­ beltester 26 zum Herausschieben vorbereitet. Das Schieben selbst erfolgt durch Erregen von DATA 1 bei aktiv gehal­ tenem DATA 6. Die Datenbits werden über die ERROR-Leitung des Centronics-Interfaces abgefragt. Es sind insgesamt 100 derartige Zugriffe notwendig (100 Abfragen, 99 Schie­ beimpulse).

Dieser Ablauf ist für jede zu prüfende Leitung im Kabel von Schritt 2 an zu wiederholen. Die gesamte Prüfung wird zweck­ mäßigerweise zyklisch organisiert, um vorübergehende Fehler auffinden zu können.

Die automatische Prüfung unterscheidet sich von der manuellen durch das Abholen der Flipflop-Inhalte des Kabeltesters 26 über den seriellen Weg. Bei automatischer Prüfung wird über Betriebsartenwahlschalter 33 und Leitung AUTO MODE des Systemanschlusses 21 die Wirkung der Meßtaste 19 unterdrückt. Die programmseitige Auswertung durch Soll-Ist-Vergleich (mit gespeicherten Sollwerten für jeden Kabeltyp) ist an sich be­ kannt und braucht nicht weiter beschrieben zu werden. Zweck­ mäßigerweise kann der Kabeltester 26 durch Einschieben von Prüfdaten (über DATA 0 bei Erregung von DATA 1) und anschlie­ ßendes Herausschieben einen Selbsttest durchführen.

In der Betriebsart als Leitungsfinder wird fest eine Eins in das Schieberegister 37 eingespeist, so daß dieses sich gewis­ sermaßen mit Einsen füllt. Den Treiber-Gattern 40 bzw. den konjunktiven Verknüpfungen, die den besonderen Leitungstrei­ bern vorgeschaltet sind, werden zum Schiebetakt synchrone Taktimpulse zugeführt. Die Zuführung endet, sobald eine Eins in der 51. Bitposition des Schieberegisters 37 eintrifft. Der erste der Treiber wird somit insgesamt 50 Impulse weiterge­ geben haben, der zweite 49 usw. (der 50. schließlich einen einzigen). Damit ist jede Leitung durch eine Impulsanzahl eindeutig gekennzeichnet (Fig. 27).

Die Fig. 28 bis 30 zeigen wesentliche Schaltungseinzelhei­ ten.

In Fig. 28 ist die Impulsaufbereitung dargestellt. Ein erster monostabiler Multivibrator leitet aus der Betätigung der Meß­ taste 19 (TEST KEY) den Verschiebeimpuls für das Schiebere­ gister 37 ab, der beim manuellen Test zur Wirkung gelangt. Zwei weitere monostabile Multivibratoren sind hintereinander­ geschaltet und erzeugen das Bestätigungssignal (Acknowledge) für den Strobe-Impuls des Centronics-Interfaces. Diese Anord­ nung wirkt nur, wenn der Stimulusgenerator am Interface aktiv (ON LINE) ist. Es ist bei vielen Geraten eine On Line/Off Line-Umsteuerung bekannt, die es ermöglicht, mehrere Einrich­ tungen an einem Centronics-Interface zu betreiben, wobei je­ weils nur eine aktiv ist. Es ist daher zweckmäßig, im Stimu­ lusgenerator 27 eine solche Anordnung vorzusehen, da man so­ mit beispielsweise einen Drucker am selben Interface an­ schließen kann, um die Prüfergebnisse auszudrucken.

Alle drei monostabilen Multivibratoren sind nicht retrigger­ bar. Des weiteren ist ein quarzgesteuerter Taktgenerator vor­ gesehen, der den Schiebetakt (FSHCLK) für den Betrieb als Leitungsfinder liefert. Ein zweckmäßiger Wert für die Fre­ quenz des Schiebetaktes liegt bei etwa 500 Hz bis 1 kHz, wo­ durch ca. 10 bis 20 Prüffolgen je Sekunde erzeugt werden.

Alle Leitungen des Centronics-Interfaces und alle Verbindun­ gen zu nicht weiter dargestellten Schaltmitteln sind in der Zeichnung mit einem "x" gekennzeichnet.

Fig. 29 zeigt die Bildung des Schiebetaktes (SHCLK) für das Schieberegister 27 sowie die Erregung der Rücksetzleitung (INIT) durch Einschalten, INIT-Taste 32 bzw. Erregung von DATA 3.

In Fig. 30 sind die Flipflops 41, 42 dargestellt, die beim automatischen Betrieb die Prüfimpulsleitung STIMULUS PULSE für die Treibergatter 40 sowie die Betriebsartenleitung SHIFT MODE des Systemanschlusses 21 erregen. Des weiteren ist dar­ gestellt, wie die Prüfimpulsleitung STIMULUS PULSE in den einzelnen Betriebsarten angesteuert wird.

Fig. 31 zeigt den Betriebsartenwahlschalter 33 sowie die Ver­ bindungen zwischen Systemanschluß 21 und Centronics-Inter­ face.

Die Schaltungen entsprechen praktisch unmittelbar den be­ schriebenen Abläufen.

Fig. 32 veranschaulicht Aufbau und Funktionsweise des Prüf­ stiftes 31, der in Zusammenhang mit der Leitungsfinder-Be­ triebsart des Stimulusgenerators 27 benutzt wird, um durch Antasten von Leitungen deren laufende Nummer (bezogen auf die Anschlußreihenfolge am Stimulusgenerator 27) anzuzeigen.

Grundlage bilden ein Dezimalzähler 43 mit nachgeordnetem Hal­ teregister und Anzeige sowie zwei retriggerbare Zeitstufen 44, 45, die als monostabile Multivibratoren oder als Anord­ nungen aus Taktgenerator und Zeitzählschaltung ausgebildet sein können.

Alle die besagten Schaltmittel erhalten beispielsweise über eine Prüfspitze Stimulus-Impulse von der jeweiligen Leitung zugeführt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, diesem Anschluß (der Prüfspitze) einen Optokoppler nachzuschalten, um Fehl­ messungen oder gar Beschädigungen infolge von Potentialdiffe­ renzen zu vermeiden, da es sich, wie bereits ausgeführt, um recht lange Kabel handeln kann.

Die erste Zeitstufe 44 ist auf eine Zeitkonstante einge­ stellt, die einigen Impuls-Perioden des Stimulus entspricht. Im Beispiel dauert der gesamte Zyklus im Stimulusgenerator 27 65 Taktzyklen. Dabei können maximal 50 Impulse am Prüfstift 31 eintreffen. Die Pause beträgt dann 15 Taktzyklen. Die Zeitstufe 44 wird daher so eingestellt, daß deren Zeitkon­ stante etwa 4 bis 9 Stimulus-Impulsen entspricht. Die Zeit­ konstante der Zeitstufe 45 wird auf einen Wert eingestellt, der mehreren Prüf-Umläufen entspricht, beispielsweise auf etwa 0,5 s. Aufeinanderfolgend eintreffende Stimulus-Impulse bewirken, daß beide Zeitstufen 44, 45 getriggert werden und aktiv bleiben, solange Impulse eintreffen. Tritt in der Im­ pulsfolge die Pause zwischen zwei Prüf-Umläufen ein, so wird Zeitstufe 44 inaktiv und veranlaßt dadurch, daß der aktuelle Zählwert (1) in das Halteregister übernommen und somit ange­ zeigt und (2) daß der eigentliche Zähler gelöscht wird. Damit ist der Dezimalzähler 43 bereit, die nächsten ankommenden Im­ pulse abzuzählen. Die Zeitstufe 45 kippt dabei noch nicht zu­ rück. Dies tritt vielmehr erst dann ein, wenn Stimulus-Im­ pulse über längere Zeit ausbleiben, beispielsweise wenn der Prüfstift 31 von der jeweiligen Leitung abgenommen wird. Der inaktive Zustand der Zeitstufe 45 veranlaßt das Löschen des Dezimalzählers 43 und das Anzeigen des Zählwertes Null. Eine solche Ausführung des Prüfstiftes 31 kann vergleichs­ weise einfach gefertigt werden, da nur handelsübliche Bau­ elemente erforderlich sind. Im besonderen sind Dezimalzähler mit nachgeordnetem Halteregister und 7-Segment-Ansteuerung als Schaltkreise verfügbar.

In einer weiteren Ausführungsform werden die beschriebenen Funktionen von einem entsprechend programmierten Prozessor­ schaltkreis (Mikrocontroller) im Prüfstift 31 wahrgenommen. Dabei ist es von besonderem Vorteil, erkannte Leitungsnummern nicht nur anzuzeigen, sondern zusätzlich im RAM des Mikrocon­ trollers zu speichern. Damit ist es beispielsweise möglich, Schlüsse zwischen verschiedenen Leitungen zu erkennen (für alle miteinander verbundene Leitungen wird die jeweils höchste Impulsanzahl registriert), und es bereitet keine Schwierigkeit, eine Abfrage dafür vorzusehen, welche Lei­ tungsnummern bereits geprüft sind und welche fehlen (wenn beispielsweise beim Ausprüfen aller Leitungen die Nummern 32 und 34 erkannt worden sind, Nummer 33 aber nicht, ist es recht wahrscheinlich, daß die Leitung mit Nummer 33 defekt ist). Für solche Fehleranzeichen kann man wahlweise sowohl die jeweilige Anzahl als auch die einzelnen Leitungsnummern anzeigen.

Auch für diese Ausführung stehen preisgünstige Mikrocontrol­ ler mit eingebautem Programm- und Datenspeicher zur Verfü­ gung.

Da der einzelne Stimulus-Impuls eine Periodendauer von 1 ms oder mehr hat, sind auch die Zeitverhältnisse für den Pro­ grammablauf unkritisch.

Fig. 33 veranschaulicht die äußere Gestaltung eines solchen Prüfstiftes 31 mit einer beispielhaften Auslegung der erfor­ derlichen Bedienelemente. Die Anzeigeeinrichtung ist eine LCD-Anzeige, die neben einer zwei Dezimalziffern auch noch die jeweilige Betriebsart bzw. den aktuellen Zustand anzeigt. Zur Bedienung sind Tasten angeordnet. Mit der Modustaste wird die jeweilige Betriebsart gewählt (Messen, Fehlerzahl anzei­ gen, offene Leitungen nacheinander anzeigen, Schlüsse nach­ einander anzeigen usw.).

Um eine Betriebsart einzustellen, muß man die Taste so oft betätigen, bis die entsprechende Anzeige erscheint. Mit der Taste ANFANG wird der jeweilige Grundzustand eingestellt, während WEITER veranlaßt, daß die jeweils nächste Einzelan­ zeige (z. B. die nächste Nummer einer fehlerverdächtigen Lei­ tung) dargestellt wird.

Schließlich soll anhand von Fig. 34 eine weitere Ausführungs­ form des Stimulusgenerators 27 erläutert werden, der mit Ka­ beladaptern 28, 29 zusammengeschaltet ist.

Eine solche Anordnung ist im besonderen als Prüfplatz in Werkstätten vorgesehen, wo viele Kabel geprüft werden müssen, beispielsweise bei eigener Anfertigung.

Im Unterschied zum erfindungsgemäßen Kabeladapter 1, der die einzelnen Leitungen in logischer Hinsicht umordnet, sind die Kabeladapter 28, 29 rein physisch ausgelegt, das heißt, alle Leitungen der zu prüfenden Kabel werden in der Reihenfolge der Anschlußbelegung mit Kabeltester 26 und Stimulusgenerator 27 verbunden. Beide Kabeladapter 28, 29 beruhen jeweils auf einer passiven PC-Busplatine, d. h. einer Leiterplatte, die mehrere Steckverbinder für den PC-Bus sowie die Busleitungen, aber keine Schaltkreises enthält. Für nahezu jedes Interface sind Steckerleisten verfügbar, die an PC-Leiterplatten ange­ schraubt und mechanisch im jeweiligen Gehäuse befestigt wer­ den können.

So kann man für jeden zu adaptierenden Anschluß eine solche Steckerleiste auf einer passenden PC-Leiterplatte anordnen. Im einfachsten Fall handelt es sich um eine Rasterplatte, die entsprechend verdrahtet wird. Sowohl der Kabeltester 26 als auch der Stimulusgenerator 27 sind auf (größeren) Leiterplat­ ten aufgebaut, die ebenfalls in die Bus-Platine des jeweili­ gen Kabeladapters 28, 29 eingesteckt werden.

Der Systemanschluß 21 erfordert eine besondere Verbindung. Auch für Gehäuse, Stromversorgung und Centronics-Anschluß kann man kostengünstige PC-Baugruppen verwenden.

In der Ausführung nach Fig. 34 wird die gesamte Anordnung zweckmäßigerweise ausschließlich für den automatischen Kabel­ test ausgelegt, und alle dafür nicht benötigten Schaltmittel (wie die Anzeigen 17, 18, die Meßtaste 19, der Leitungs­ finder-Anschluß 34 und die Zusatzanzeige 36) in Kabeltester 26 und Stimulusgenerator 27 können weggelassen werden.

Im folgenden sollen Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Experimentierplattformen beschrieben werden.

Dabei handelt es sich um Einrichtungen, die es ermöglichen, an sich beliebige, aber vorzugsweise digitale Versuchsschal­ tungen aufzubauen und in Betrieb zu nehmen.

Fig. 35 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau. Ein Be­ dien- und Anzeigefeld ermöglicht es, Eingangssignale bereit­ zustellen und Ausgangssignale anzuzeigen. Über ein Steckfeld können Ein- und Ausgänge sowie Speisespannungen, Festwerte, Taktsignale usw. mit dem eigentlichen Experimentierfeld ver­ bunden werden. Da eine solche Einrichtung es ermöglicht, Sti­ mulus-Signale für die Eingänge der zu prüfenden Schaltung be­ reitzustellen und deren Ausgangsbelegung anzuzeigen bzw. ab­ zufragen, eignet sie sich auch als einfacher Tester für Schaltkreise bzw. Leiterplatten. Dazu sind alternativ zum Ex­ perimentierfeld oder als dessen Ergänzung jeweils passende Schaltkreisfassungen bzw. Leiterplatten-Steckverbinder anzu­ ordnen.

Bei solchen Anwendungsfällen ist grundsätzlich nicht an einen Ersatz für hochwertige Testsysteme gedacht, sondern an die Nutzung zu Lehrzwecken sowie bei gelegentlichen Problemfäl­ len, wie sie ab und an beim Service auftreten. In solchen Fällen kann man, wenn sowohl ein Experimentierfeld als auch Schaltkreisfassung bzw. Steckverbinder vorhanden sind, recht schnell Prüfschaltungen zusammenstecken, um den betreffenden Schaltkreis (beispielsweise einen Bustreiber) oder eine spe­ zielle PC-Steckkarte zu kontrollieren.

Das Experimentierfeld beruht zumeist auf einem Stecksystem, wobei teils häufig gebrauchte Bauelemente (wie NAND-Gatter, Widerstände usw.) fest angeordnet, teils verschiedenartige Fassungen vorgesehen sind, um je nach Anwendungsfall an sich beliebige Bauelemente nutzen zu können. Bei vergleichsweise häufiger Nutzung, z. B. im Unterrichtsbetrieb, sind nur hoch­ wertige Fassungen, Steckverbinder, Buchsen, Kabel usw. der Beanspruchung gewachsen. Dies ist aber mit beträchtlichen Ko­ sten verbunden, die für Selbststudium bzw. Einzelunterricht kaum tragbar sind. Andererseits kann man hierbei aber eine weniger häufige und schonendere Nutzung voraussetzen. Deshalb wird für solche Anordnungen in den folgenden Beispielen vor­ zugsweise auf marktgängige Experimentierplatinen zurückge­ griffen, die Steckmöglichkeiten im 100 mil (2,54 mm) -Raster bieten. Zur Verdrahtung eignet sich jeder Schaltdraht ent­ sprechender Stärke, wobei geeignete Verbindungsleitungen in verschiedenen Längen fertig bezogen werden können, und zwar wahlweise als Litze mit beidseitigen Stiften oder als Voll­ draht. Im Steckfeld werden dabei übliche Buchsenleisten (Innendurchmesser ca. 0,63 mm; 2,54-mm-Raster) verwendet. Die folgenden Ausführungsbeispiele beziehen sich nur auf diese Auslegung. Es ist aber völlig unproblematisch, die gleichen Prinzipien auf robustere und damit aufwendigere Stecksysteme zu übertragen.

Die Fig. 36 bis 44 zeigen eine erste erfindungsgemäße Aus­ führungsform des Experimentierfeldes.

Die gesamte Anordnung ist in einem pultförmigen Gehäuse un­ tergebracht, dessen Frontplatte und Rückwand in Fig. 36 dar­ gestellt sind.

Fig. 37 gibt einen Überblick über die Bedien- und Anzeigemit­ tel. Das Experimentierfeld besteht aus einer handelsüblichen Stecktafel (2,54-mm-Raster) 46 und einer 28-poligen Univer­ sal-Schaltkreisfassung 47 mit Einsteckkraft Null (im folgen­ den als ZIF-Fassung 47 bezeichnet).

Sowohl der Stecktafel 46 als auch der ZIF-Fassung 47 sind Steckanschlüsse in Form von Buchsenleisten zugeordnet, das heißt, das in Fig. 35 angegebene Steckfeld ist praktisch dop­ pelt vorgesehen, um jeweils kürzeste Leitungsverbindungen zu ermöglichen. Die Buchsenleisten sind in zwei bzw. vier Reihen angeordnet. Als Ausgänge (Stimulus für die Versuchsschaltun­ gen) sind insgesamt 20 binäre Signalleitungen vorgesehen, als Eingänge (Ausgangssignale der Versuchsschaltungen) insgesamt 24 Leitungen. Im Bedien- und Anzeigefeld sind eine dreistel­ lige Hexadezimalausgabe 48, acht binäre Einzelschalter 49, eine dreistellige Hexadezimalanzeige 50 und eine binäre Drei- Zustands-Anzeige 51 mit jeweils 12 Eingängen vorgesehen. Hinzu kommen eine Rücksetzschaltung 52, ein Taktgenerator 53 mit einem internen Taktoszillator 54 und eine Impulsfalle 55. Alle Anschlüsse sind sinngemäß mit den Buchsen des Steckfel­ des verbunden. Für manche Anschlüsse, namentlich für Aus­ gänge, sind jeweils zwei oder mehrere Buchsen vorgesehen, und manche Signale sind sowohl in wahrer als auch in negierter Form auf Buchsen des Steckfeldes geführt. Des weiteren sind auf dem Steckfeld besondere Buchsen für Masse, Speisespannun­ gen, Meßpunkte und feste HIGH-Pegel vorgesehen. Darüber hin­ aus sind die meisten Leitungen an zwei rückseitig angebrachte Erweiterungs-Steckverbinder angeschlossen, die weiter unten erläutert werden.

Fig. 38 veranschaulicht eine Stelle der Hexadezimalausgabe 48.

Diese liefert vier binäre Einzelsignale, die von einem übli­ chen Hexadezimal-Stufenschalter abgeleitet werden. Die binären Einzelschalter 49 sind so ausgebildet, daß wenigstens ein Teil, z. B. die ersten vier, prellfreie Signale liefern, die als Takte oder anderweitig als Impulse verwendbar sind. Dies ist üblicherweise über Umschaltkontakt und einen Latch- Kreis realisiert, wie dies in anderem Zusammenhang in Fig. 40 gezeigt ist. Besonders zweckmäßig ist aber die Nutzung von Kippschaltern mit drei Stellungen, wobei die dritte Stellung als Tastfunktion ausgeführt ist. Zur Impulsgabe reicht hier ein bloßes Antippen aus.

Eine Entprellmöglichkeit dafür zeigt Fig. 39 am Beispiel von zwei Signalen.

Die gezeigten Flipflops sind mit einem niederfrequenten Takt beschaltet, so daß nur Schalter-Signale, die länger als eine Taktperiode stabil anliegen, am Ausgang des jeweils zweiten Flipflops erscheinen. Ein solcher Takt (SWCLK) kann z. B. auf an sich bekannte Weise aus der Netzwechselspannung abgeleitet werden.

Fig. 40 zeigt den Aufbau des Taktgenerators 53, der als Start/Stop-Generator mit umschaltbarem Takt ausgebildet ist.

Befindet sich der Betriebsartenschalter 56 in Stellung "v. Hand", so dauert ein Taktimpuls so lange, wie die Takttaste 57 niedergehalten wird. In den anderen Stellungen entspricht die Dauer des Taktimpulses der der Impulse des Taktoszilla­ tors 54 oder der von außen (Fremdeinspeisung) zugeführten Im­ pulse. In der Stellung "Schritt" des Betriebsartenschalters 56 wird nur auf die Betätigung der Takttaste 57 hin genau ein Impuls abgegeben. Hingegen werden in Stellung "Lauf" fortwäh­ rend Taktimpulse geliefert. Nach dem Umschalten in die Stel­ lung "Lauf" ist ein nochmaliges Betätigen der Takttaste 57 notwendig. Die Abgabe weiterer Taktimpulse wird verhindert, sofern der Stop-Eingang für wenigstens eine Taktperiode aktiv wird. Somit wird der Takt in der jeweiligen Versuchsschaltung angehalten und man hat die Möglichkeit, Signale statisch zu messen. Es ist möglich, in die Betriebsarten "Schritt" bzw. "v. Hand" überzugehen oder auch die Betriebsart "Lauf" beizu­ behalten und die Takterzeugung mittels Takttaste 57 wieder zu starten. So läßt sich das bewährte Fehlersuchprinzip, einen bestimmten Zustand im Normalbetrieb anzufahren und dann im Schrittbetrieb weiter zu untersuchen, auf der erfindungsgemä­ ßen Experimentierplattform verwirklichen.

Fig. 41 veranschaulicht den Aufbau einer Impulsfalle 55. Sie besteht aus zwei hintereinandergeschalteten Flipflops, deren Takteingang mit einer über das Steckfeld frei beleg­ baren konjunktiven Verknüpfung beschaltet ist. Dafür sind acht Eingänge vorgesehen, von denen ein Teil, im Beispiel vier, über Antivalenzgatter geführt ist, die mit Wahlschal­ tern 58 beschaltet sind. Die Rücksetzeingänge der besagten Flipflops sind mit einer Löschtaste 59 verbunden. Die Ein­ gänge werden je nach Wunsch mit der zu prüfenden Versuchs­ schaltung verbunden, um dort eine bestimmte Bedingung zu er­ fassen. Tritt die Bedingung nur einmal auf, so wird das erste Flipflop gesetzt, tritt sie zwei- oder mehrmals auf, auch das zweite. Die Ausgänge der konjunktiven Verknüpfung und beider Flipflops sind gesondert an das Steckfeld geführt. Sie können dort mit dem Stop-Eingang des Taktgenerators 53 zusammenge­ schaltet werden, um bei Auftreten einer entsprechenden Be­ dingung einen Taktstop zu veranlassen.

Fig. 42 veranschaulicht eine Stelle der Hexadezimalanzeige 50, die aus einem Hexadezimal-Codierer und einer nachgeordne­ ten 7-Segment-Anzeige besteht. Ein Hexadezimal-Codierer kann gemäß dem Stand der Technik mit einem PLA-Schaltkreis aufge­ baut werden. Die hexadezimale Eingabe und Anzeige ist beson­ ders dann von Vorteil, wenn Verarbeitungsschaltungen, Ele­ mente von Bussystemen usw. untersucht werden, wo stets meh­ rere Signale zusammengehören. Oft liegen Signalwerte in hexa­ dezimaler Form vor oder sind leicht in einer solchen Form zu erhalten, beispielsweise wenn man zur Kontrolle ein Simula­ tionsprogramm auf dem PC laufen läßt oder Signalwerte mit einem BASIC-Programm, einem entsprechenden Taschenrechner usw. bestimmt.

Fig. 43 zeigt zwei Stellen der binären Drei-Zustands-Anzeige 51.

In den meisten bekannten Exerimentiergeräten sind zumeist nur zweiwertige Leuchtanzeigen vorgesehen. Das erschwert zum einen die Fehlersuche, da offene Leitungen nicht als solche erkannt werden. Zum anderen ist es nicht möglich, Versuche mit Tri-State-Bauelementen auszuführend, beispielsweise ein einfaches Bussystem zu demonstrieren oder die Funktionsfähig­ keit eines Bustreibers zu überprüfen. Deshalb sind hier je­ weils zwei Komparatoren vorgesehen, die das Signal mit Refe­ renzspannungen für den LOW- und HIGH-Pegel vergleichen. Die Zweifarben-LED wirkt dann folgendermaßen: "Rot" bei LOW, "grün" bei HIGH, keine Anzeige bei abweichendem Signalpegel.

Die Referenzspannungen werden im Beispiel über in Flußrich­ tung geschaltete Siliziumdioden erzeugt (0,7 V bzw. 2,1 V). Man kann aber auch einstellbare Spannungsquellen vorsehen, um die Schaltung an verschiedene Logikbaureihen anpassen zu kön­ nen.

Fig. 44 gibt einen Überblick über weitere, noch nicht darge­ stellte Einzelheiten.

Im Steckfeld sind Anschlußmöglichkeiten für zwei Meßpunkte MP 1, MP 2 vorgesehen, die mit BNC-Buchsen verbunden sind. Meß­ punkt MP 1 ist zudem über eine 4-mm-Meßbuchse herausgeführt. So können Oszilloskope, Multimeter usw. recht einfach mit der Versuchsschaltung verbunden werden (kurze Leitungslängen, Masseverbindung unmittelbar an den Meßpunkt-Anschlüssen). Die Anordnung ist im Beispiel vorzugsweise für den Betrieb über ein 5-V-Steckernetzteil vorgesehen, wozu rückseitig ein Stromversorgungs-Anschluß angeordnet ist. Darüber hinaus ste­ hen Buchsen für die 5-V-Versorgungsspannung sowie für zwei weitere Spannungen V2, V3 zur Verfügung. So können zwei zu­ sätzliche Speisespannungen über externe Netzteile unproblema­ tisch der Versuchsschaltung zugeführt werden.

Da es gelegentlich von Vorteil ist, für Messungen in der Ver­ suchsschaltung einen üblichen Logik-Prüfstift zu nutzen, ist eine Steckdose für dessen Versorgung vorgesehen. Weiterhin ist der Anschluß für Fremdeinspeisung dargestellt. Dieser ist für den Einbau der Experimentierplattform in komplexere Meß­ plätze oder dergleichen bestimmt. Er umfaßt alle Versorgungs­ spannungen sowie Eingänge für ein externes Taktimpuls- und ein externes Rücksetzsignal. Ein Anschluß ist reserviert, um zu kennzeichnen, daß ein entsprechendes Kabel angesteckt ist und daß Takt- und Rücksetzsignale von außen eingespeist wer­ den sollen (PRESENCE). Ein LOW-Pegel veranlaßt die Umschal­ tung vom Taktoszillator 54 auf den externen Takt (EXT CLK) und von der Rücksetzschaltung 52 auf das externe RESET-Si­ gnal.

Die beschriebene Experimentierplattform erlaubt es, mit ge­ ringen Kosten vergleichsweise komplexe Schaltungen aufzu­ bauen, die auch mit Taktfrequenzen im Bereich mehrerer MHz betrieben werden können. So ist es möglich, Zusammenhänge, die in der modernen Schaltungstechnik von besonderer Bedeu­ tung sind, bereits mit geringen Mitteln experimentell zu er­ arbeiten. Im besonderen kann man eher konventionelle Schal­ tungen auf dem Experimentierfeld 46 zusammenstecken und durch einen an sich beliebigen (vorzugsweise höher integrierten) Schaltkreis in der ZIF-Fassung 47 ergänzen. Besagte ZIF-Fas­ sung 47 erlaubt es, das Gerät im weiter oben beschriebenen Sinne auch als Schaltkreistester einzusetzen. Die gesonderte Anordnung der Steckfeld-Buchsen an der ZIF-Fassung 47, wie sie aus Fig. 36 ersichtlich ist, erlaubt es zudem, Leiter­ platten mit passenden Pfosten-Steckverbindern zu fertigen, die die erforderliche Prüf-Verschaltung für häufiger zu prü­ fende Schaltkreistypen enthalten.

Fig. 45 zeigt, in welchem Zusammenhang die rückseitigen Er­ weiterungs-Steckverbinder vorgesehen sind.

Die beschriebene Experimentierplattform ist hierbei die soge­ nannte Basisplattform. Sie wird über beide besagte Steckver­ binder, im Beispiel als 37-polige D-Sub-Steckverbinder ausge­ bildet, mit einer weiter unten beschriebenen Erweiterungs­ plattform verbunden. Diese hat einen weiteren Steckverbinder (im Beispiel einen 50-poligen Centronics-Anschluß) zur Ver­ bindung mit dem erfindungsgemäßen Kabeladapter 1. So kann man erstens Versuchsschaltungen aufbauen, die nicht auf die Ba­ sisplattform allein passen und man kann zweitens praktisch alle üblichen Computer-Interfaces in diese Schaltungen einbe­ ziehen, also beispielsweise eine SCSI-Anschlußsteuerung, einen V24-Tester usw. im Versuch aufbauen oder zur Untersu­ chung ungewöhnlicher Fehlersituationen ad-hoc-Testschaltungen zusammenstecken, z. B. um Signalspiele zu zählen, Zeiten zu messen, Adressen zu erkennen, Interface-Belegungen festzu­ stellen, anzuzeigen usw.

Anhand der Fig. 46 bis 49 soll eine weitere erfindungsge­ mäße Ausführungsform einer Basisplattform beschrieben werden.

Deren wesentliches Merkmal besteht darin, daß alle Bedien­ handlungen und Anzeigefunktionen über einen Computer an sich beliebiger Art ausgeführt werden, das heißt, das Bedien- und Anzeigefeld wird durch Tastatur und Bildschirm des Computers sowie entsprechende Software ersetzt. Computer und Basis­ plattform sind im Beispiel über ein Parallel- bzw. Cen­ tronics-Interface gekoppelt. Die Kopplung entspricht weitge­ hend der des erfindungsgemäßen Stimulusgenerators 27, so daß für nähere Einzelheiten auf dessen Beschreibung verwiesen werden kann. Fig. 46 gibt einen Überblick über den Aufbau der Basisplattform. Alle Ausgänge (Stimulus-Leitungen) für die Versuchsschaltungen sind einem Schieberegister 60 unter Zwi­ schenschaltung von Treiberregistern 61 nachgeordnet. Den ver­ bleibenden Bitpositionen des Schieberegisters 60 ist ein Steuerregister 62 nachgeschaltet. Der serielle Eingang des Schieberegisters 60 ist an den Datenausgang des Interfaces (DATA 0) angeschlossen, und dem seriellen Ausgang ist ein weiteres Schieberegister 63 nachgeordnet, dessen parallelen Eingänge mit den Eingangssignalen aus der Versuchsschaltung beschaltet sind. Dem seriellen Ausgang ist die Dateneingangs­ leitung des Interfaces nachgeschaltet (im Beispiel wird dafür die ERROR-Leitung verwendet). Die Datenausgangsleitung des Interfaces ist weiterhin an einen Taktoszillator 64 ange­ schlossen, dem ein Taktgenerator 65 nachgeschaltet ist. Dar­ über hinaus enthält die Basisplattform eine Impulsfalle 67 und Interface-Steuerschaltungen 68. Einige der Eingänge (im Beispiel 12) sind dem Schieberegister 63 nicht direkt, son­ dern über eine Tristate-Komparatorschaltung 68 vorgeschaltet. Einige weitere Eingänge sind dem Taktgenerator 65 und der Im­ pulsfalle 66 nachgeordnet. Beide Einrichtungen 65, 66 sind weiterhin Teilen des Steuerregisters 62 nachgeordnet. Die Steuerschaltungen 67 sind ähnlich ausgebildet wie die des Stimulusgenerators 27, so daß für nähere Einzelheiten auf die Fig. 28 bis 31 zum Vergleich verwiesen wird. Die acht Da­ tenleitungen des Centronics-Interfaces werden hier folgender­ maßen verwendet:

• - DATA 0: Dateneingang für die Schieberegister 60, 63,
• - DATA 1: Verschiebesignal für die Schieberegister 60, 61,
• - DATA 2: Einschiebesignal für den Taktoszillator 64,
• - DATA 3: Rücksetzsignal (anstelle der Rücksetztaste),
• - DATA 4: Taktvorschubsignal (anstelle der Takttaste 57),
• - DATA 5: Übernahmesteuerung für die Register 61, 62 (Parallelübernahme aus Schieberegister 60),
• - DATA 6: Übernahmesteuerung für Schieberegister 63 (Parallelübernahme der Eingangsbelegung),
• - DATA 7: reserviert; muß immer Null sein.

Der Grundgedanke besteht darin, alle Bedienhandlungen und An­ zeigefunktionen über den Computer zu führen. Dazu müssen Sti­ mulus-Signale in die Basisplattform transportiert und anzu­ zeigende Signalwerte abgeholt werden. Dies erfolgt auf an sich bekannte Weise über einen seriellen Schiebeweg.

Die serielle Informationsübertragung zu Testzwecken (betrifft an sich Schaltkreisanschlüsse und Verbindungen auf Leiter­ platten) ist unter JTAG/IEEE 1149.1 standardisiert (Boundary Scan-Prinzip), und es sind entsprechende Schaltkreise verfüg­ bar. Solche Schaltkreise können vorteilhaft zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Basisplattform genutzt werden.

Im Interesse der Überschaubarkeit soll aber im folgenden eine Realisierung mit herkömmlichen Schaltkreisen angenommen wer­ den.

Schieberegister-Anordnungen sind in dieser Beschreibung schon mehrfach in den Einzelheiten beschrieben worden, so daß im folgenden auf Schaltungsdetails verzichtet werden kann. Beide Schieberegister 60, 63 sind im Beispiel jeweils 80 Bits lang.

Fig. 47 veranschaulicht die Informationsbelegung. 16 Bits des Schieberegisters 61 werden in das Steuerregister 62 übernommen. Somit verbleiben 64 einzelne Ausgangssignale, wobei die zwischengeschalteten Treiberregister 61 byteweise organisiert sind. Die Treiberregister 61 haben Tri-State-Aus­ gänge, und im Steuerregister 62 ist jedem der acht Byte­ positionen ein Freigabebit zugeordnet (Bits 64 bis 71). Bit 72 entscheidet darüber, ob die verbleibenden Bits 74 bis 79 für den Taktgenerator 65 oder für die Impulsfalle 66 bestimmt sind. Sie werden dort jeweils in besondere Register übernom­ men und ersetzen somit die Schalter und Tasten der zuvor be­ schriebenen Ausführung. Bit 73 erregt das allgemeine Rück­ setzsignal. Bit 75 im Register der Impulsfalle 66 steuert die PRESENCE-Leitung des Fremdeinspeisungs-Anschlusses an, der weiter unten beschrieben wird. Im Schieberegister 63 sind 24 Bits für die Ausgänge der Tristate-Komparatorschaltung 68 vorgesehen. Diese entspricht Fig. 43; es sind lediglich die Ausgänge der Komparatoren nicht auf Leuchtdioden, sondern auf das Schieberegister 63 geführt. Ein weiteres Byte (Bits 0 bis 7) sind für Rückmeldungen aus der Plattform reserviert und im Beispiel teilweise mit Signalen des Taktgenerators 65 und der Impulsfalle 66 belegt. So verbleiben 48 weitere frei verfüg­ bare Eingangssignale.

Grundsätzlich unterscheiden sich die Schaltmittel nicht von den bereits beschriebenen; es sind nur die Tasten, Schalter und Leuchtanzeigen durch Registerbits ersetzt. Deshalb wird im folgenden nur auf einige Besonderheiten eingegangen.

Als Taktoszillator 64 wird eine bekannte Ausführung einge­ setzt, die einen quarzgesteuerten Referenzoszillator sowie eine PLL-Schaltung verfügt und über einen seriellen Schiebe­ weg programmiert werden kann. Der Schiebeweg ist problemlos in die Grundschaltung des Gerätes einzufügen. Somit lassen sich auf einfache Weise ohne teueren externen Impulsgenerator Impulse mit einer Frequenz zwischen 320 kHz und 120 MHz be­ reitstellen. Langsame Takte werden zweckmäßigerweise von der Software im Schrittbetrieb ausgelöst, obwohl es unproblema­ tisch ist, dem besagten Taktoszillator Teilerstufen nach­ zuschalten.

Der Taktgenerator 65 ist an sich genau so ausgebildet wie der in Fig. 40 dargestellte Taktgenerator, lediglich stammen die Steuersignale aus dem besagten vorgeschaltetem Register, und es ist weiterhin ein rückgekoppeltes Schieberegister nachge­ ordnet, um mehrere Taktphasen (zwischen 2 und 8) anbieten zu können. Dieses Schieberegister besteht aus 8 Flipflops, in denen eine einzelne Eins umläuft. Die über das Steuerregister 62 zugeführten Auswahlbits bestimmen, von welchem Flipflop die Eins auf den Eingang des ersten zurückgeführt wird. Fig. 48 gibt eine Übersicht über den Aufbau des Taktgenera­ tors 65.

Im Unterschied zu Fig. 40 wird hier der statische bzw. Dauer- Takt unmittelbar aus dem betreffenden Register-Bit abgelei­ tet. Das betreffende Bit 75 darf nur dann genutzt werden, wenn sich die Anordnung im Schrittbetrieb befindet.

Die Impulsfalle 66 entspricht der in Fig. 41 dargestellten Impulsfalle 55. Es sind lediglich die Wahlschalter 58 durch Register-Bits, die Löschtaste 59 durch ein Signal aus der Steuerschaltung 67 und die Leuchtdioden durch Anschlüsse an das Schieberegister 63 ersetzt.

Fig. 49 zeigt ein Beispiel für äußere Gestaltung der Basis­ plattform. Das Gehäuse entspricht dem in Fig. 36 dargestell­ ten. Auch sind Meßpunkte, BNC- und Meßbuchsen, eine Steckdose für den Prüfstift-Anschluß usw. gleichermaßen vorgesehen. Hingegen gibt es folgende Unterschiede:

• - es ist ein Netzteil eingebaut, und der Stromversorgungsan­ schluß dient nicht zum Einspeisen, sondern zum Abnehmen der Versorgungsspannung,
• - der Anschluß für Fremdeinspeisung wird nicht ausgewertet, sondern angesteuert (Versorgungsspannungen, RESET, Takt). Das Steuersignal PRESENCE ist über das Interface programmseitig schaltbar. So kann man beide Ausführungsformen einer Basis­ plattform sinnvoll zusammenschalten.
• - alle Ausgangssignale (Stimulus-Signale) sind links vom Ex­ perimentierfeld angeordnet, alle Eingangssignale rechts.
• - das Gerät kann (da die verfügbare Fläche es zuläßt), zu­ sätzlich mit einem 50-poligen Centronics-Steckverbinder zum Anschluß eines Kabeladapters 1 ausgerüstet werden. Diese 50 Leitungen sind beidseitig auf jeweils 50 Buchsen geführt, so daß sich bequeme kurze Verbindungen ergeben, gleichgültig ob die einzelne Leitung als Eingang oder als Ausgang verwendet wird.

In einer Weiterbildung ist das Gerät als Leiterplattentester zur quasistatischen, das heißt vom angeschlossenen Computer Schritt für Schritt gesteuerten Prüfung von Computer-Ein­ steckkarten vorgesehen. Dazu sind Teile der dem Schiebere­ gister 63 vorgeordnete Eingänge sowie der den Treiberre­ gistern 61 nachgeordnete Ausgänge so zusammengeschaltet und an einem entsprechenden Steckverbinder angeschlossen, wie es dem betreffenden Bussystem entspricht.

Fig. 50 veranschaulicht dies am Beispiel des Industriestan­ dard-Bus, wie er bei Personalcomputern allgemein üblich ist. Ein solcher Bus hat 51 bidirektionale Anschlüsse, d. h. sie sind je nach Betriebszustand zu erregen oder abzufragen, 10 Anschlüsse sind Ausgänge (d. h. nur zu erregen), 24 An­ schlüsse sind Eingänge (d. h. nur abzufragen). Hinzu kommen noch Anschlüsse für Rücksetzen, Takte und Stromversorgung. Somit muß das Schieberegister 60 für wenigstens 61 (51+10) Datenleitungen eingerichtet sein und das Schieberegister 63 für wenigstens 75 (51+24). Das ist zu erreichen, indem die Schieberegister 60, 63 entsprechend verlängert aufgebaut wer­ den. Die betreffenden Treiberregister 61 können dann zweck­ mäßigerweise gemäß den einzelnen Signalarten (Adressen, Daten usw.) gemeinsam entsprechenden Erlaubnisbits des Steuerre­ gisters 62 nachgeordnet werden.

In Fig. 50 ist bereits angedeutet (durch die Zahlen an den Maßpfeilen), wie man die an sich vorhandenen byteweise schaltbaren Treiberregister 61 der bisher beschriebenen Aus­ führung für die bidirektionalen Signale und einige der Aus­ gänge ausnutzen kann. Da das Verlängern der Schieberegister 60, 63 keine Änderungen im prinzipiellen Aufbau bedeutet, kann man die erfindungsgemäße Plattform zweckmäßigerweise von vornherein für den erweiterten Industriestandard-Bus (EISA- Bus) auslegen. Dies erfordert, zusätzlich 16 Datenleitungen, 23 Adreßleitungen und 16 sonstige Leitungen zu berücksichti­ gen. Diese 55 Leitungen sind bidirektional, so daß insgesamt 116 Ausgänge und 130 Eingänge verfügbar sein müssen. Legt man beide Schieberegister 60, 63 für jeweils 144 (18×8) Bits aus, so hat man noch genügend Reserven für Erweiterungs- und Steu­ erzwecke.

Fig. 51 zeigt eine Möglichkeit für die konstruktive Ausfüh­ rung. Die gesamte Plattform ist von vornherein für die Lei­ terplattenprüfung ausgelegt. Dafür ist ein entsprechender Steckverbinder angeordnet und so verschaltet, wie es das be­ treffende Bussystem erfordert, also im Beispiel des Indstrie­ standard-Bus gemäß Fig. 50.

Beim EISA-Bus ist das Prinzip das gleiche, es kommen ledig­ lich gegenüber Fig. 50 noch 55 Leitungen hinzu. Dabei ist es sinnvoll, alle Busanschlüsse zusätzlich an ein Steckfeld, z. B. an Buchsen zu führen und ein universelles Experimentier­ feld vorzusehen, um die zu prüfende Leiterplatte durch zu­ sätzliche Schaltungen ergänzen zu können. Eine solche Anord­ nung kann auch im allgemeinen Sinne, also wie die Plattformen gemäß den Fig. 36 oder 49, benutzt werden.

Durch Setzen der Erlaubnisbits im Steuerregister 62 wird dann bestimmt, welche der (im oben beschriebenen Beispiel des ElSA-Bus insgesamt 144) Leitungen als Eingang oder als Aus­ gang nutzbar ist. Die bisher beschriebene zweite Basisplatt­ form hat gemäß Fig. 47 64 frei verfügbare Ausgänge und 12+48=60 Eingänge.

Mit Schieberegistern von 144 Bits Länge ist also eine voll kompatible Aufteilung möglich; es werden dabei nur 124 Bits jeweils belegt, so daß im Schieberegister 60 noch 2 13832 00070 552 001000280000000200012000285911372100040 0002004313602 00004 137130 Bits für Steuerzwecke nutzbar wären. Im Schieberegister 63 braucht man kaum mehr als 8 Bits für geräteinterne Abfragezwecke zu re­ servieren. Damit ist es sogar möglich, die verbleibenden 12 Bits zu nutzen, um für die ersten 12 Eingänge die Tristate- Komparatorschaltung 68 beizubehalten.

Gegenüber der in den Fig. 46 und 47 dargestellten Ausfüh­ rung hätte man zudem den Vorteil, die Nutzung der einzelnen Bits als Ein- oder Ausgänge der jeweiligen Aufgabenstellung anpassen zu können.

Hierfür ist es zweckmäßig, den Bitpositionen des Steuerre­ gisters 62, die den einzelnen Treiberregistern 61 zugeordnet sind, Leuchtdioden nachzuschalten, die auf der Frontplatte kennzeichnen, ob die jeweiligen Leitungen als Ausgänge nutz­ bar sind.

In Fig. 52 ist gezeigt, daß die umschaltbar ausgelegten Lei­ tungen sowohl als Eingänge als auch als Ausgänge an Steckan­ schlüsse (Buchsen) geführt sind, wobei gemäß den Umschaltmög­ lichkeiten über Steuerregister 62 für jede einzeln (z. B. byteweise) schaltbare Leitungsgruppe eine grüne Leuchtdiode auf der Ausgangs- (Stimulus-) Seite und eine rote auf der Eingangsseite angeordnet sind.

Beide Leuchtdioden werden gleichermaßen unmittelbar von der jeweiligen Bitposition des Steuerregisters 62 angesteuert und kennzeichnen, daß die betreffende Leitung als Ausgang (Stimulus) geschaltet ist, also nicht als Eingang belegt wer­ den darf.

Wenn man Tri-State-Stufen, die als Ausgänge geschaltet sind, irrtümlich mit Eingangssignalen belegt, kann dies zu Schäden führen. Dies wird in einer weiteren Abwandlung vermieden, in der die Treiberregister 61 mit Open-Collector-Ausgangsstufen sowie den zugehörigen Widerständen versehen sind. Des weite­ ren ist die Plattform gemäß Fig. 51 ähnlich ausgestattet wie die bisher beschriebenen Ausführung, ohne daß dies besonders dargestellt ist. Es sind zwei Meßpunkte vorgesehen, eine Im­ pulsfalle, ein Taktgenerator, Erweiterungs-Steckverbinder, eine Steckdose für Prüfstifte usw. Der Taktgenerator ist so ausgebildet, daß er die für das Bussystem vorgeschriebenen Taktsignale erzeugen kann. Hinsichtlich der Stromversorgung ist es ebenfalls notwendig, alle bei PCs übliche Speisespan­ nungen (+ 5 V, + 12 V, - 5 V, - 12 V) mit entsprechender Be­ lastbarkeit zur Verfügung zu stellen. Eine EISA-Steckkarte kann durchaus 2 A und mehr bei + 5 V sowie mehr als 1 A bei + 12 V benötigen. Steckernetzteile reichen dafür nicht aus. La­ bornetzteile für vier Spannungen sind aber recht teuer. Hier bietet es sich an, ein übliches PC-Netzteil zu verwenden, das außen angeschlossen wird, und zwar unter Zwischenschaltung des weiter unten beschriebenen erfindungsgemäßen Netzteil­ testers.

Im folgenden soll der Erweiterungsanschluß näher beschrieben werden. Er ist mit zwei 37-poligen D-Sub-Steckverbindern aus­ geführt, die folgendermaßen belegt sind:

Erweiterungsanschluß 1:

• - 8 Ausgänge (Binärschalter bzw. Taktphasen),
• - 8 Eingänge für die Impulsfalle,
• - 12 Eingänge für Tri-State-Komparatoren,
• - Takt,
• - Rücksetzen,
• - Taktstop,
• - Masse und Versorgungsspannung.

Erweiterungsanschluß 2:

• - 12 Ausgänge,
• - 12 Eingänge,
• - 2 Auswahlleitungen,
• - 2 Identifikationsleitungen,
• - 1 Dateneingangsleitung,
• - 1 Datenausgangsleitung,
• - 1 Schiebeimpulsleitung,
• - 1 Übernahmeimpulsleitung
• - Masse und Versorgungsspannung.

Fig. 52 zeigt den Aufbau einer einfachen Erweiterungsplatt­ form, und Fig. 53 veranschaulicht die Gestaltung des Gehäu­ ses.

Wesentlich ist, daß Ausgangssignale (Stimulus für die Ver­ suchsschaltungen) in der Erweiterungsplattform zwischenge­ puffert und erforderlichenfalls invertiert werden und daß insgesamt 48 Eingänge vorgesehen sind, die über Multiplexer auf die 12 Eingangsleitungen des zweiten Anschlusses geschal­ tet sind.

Die Auswahleingänge der Multiplexer sind einem Drehschalter nachgeordnet und mit den Auswahlleitungen des zweiten An­ schlusses verbunden. So ist es möglich, mehr als 12 Signale anzuzeigen bzw. abzufragen.

Bei Anschluß an die zweite Basisplattform werden die Auswahl­ leitungen an bisher reservierte Positionen des Schiebere­ gisters 63 geliefert, so daß sie vom angeschlossenen Computer abgefragt werden können. Somit ist die Software in der Lage, alle 48 Signale entsprechenden Bildschirmanzeigen zuzuordnen. Die acht Ausgänge des ersten Anschlusses sind in der ersten Basisplattform den Binärschaltern 49 nachgeordnet und in der zweiten Basisplattform dem Schieberegister des Taktgenera­ tors, also den Taktphasenleitungen T1 bis T8.

Es ist nicht erforderlich, stets beide Verbindungen herzu­ stellen. Der Erweiterungsanschluß ist im besonderen vor­ gesehen, um der in den Fig. 36 bis 44 beschriebenen Basis­ plattform eine Erweiterungsplattform nachschalten zu können, er kann aber auch in Zusammenhang mit einer Basisplattform gemäß Fig. 46 bis 51 genutzt werden.

Im Falle der erstgenannten Basisplattform sind die Signale der binären Ein- und Ausgänge 49, 51 dem ersten Anschluß zu­ geordnet und die Signale der hexadezimalen Ein- und Ausgänge 48, 50 dem zweiten. Im Falle anderer Basisplattformen liegen die 12 den Tri-State-Komparatoren 68 vorgeordneten Eingänge im ersten Anschluß. Die weiteren Ein- und Ausgänge sind dann jeweils an einen Teil des Schieberegisters 63, der Treiberre­ gister 61 sowie an den Taktgenerator 65 angeschlossen. Es ist Vorsorge getroffen, verschiedene Typen von Erweiterungsplatt­ formen anschließen zu können. Der aktuelle Typ ist aus der Belegung der beiden Identifikationsleitungen im zweiten An­ schluß ersichtlich. Diese beiden Leitungen sind dafür an bis­ her reservierte Bits des Schieberegisters 63 angeschlossen und können so von der Software abgefragt werden. Der in Fig. 52 dargestellte Typ hat in Verbindung mit der zweiten Basis­ plattform 16 Ausgänge und 48 Eingänge. Es können weitere Ty­ pen vorgesehen werden, die, um mehr Ausgänge anbieten zu kön­ nen, eine zweite gleichartige Anordnung zum Schieberegister 60, den Treiberregistern 61 und dem Steuerregister 62 enthal­ ten.

Dafür sind im zweiten Anschluß bereits eine Dateneingangslei­ tung, eine Datenausgangsleitung, eine Schiebeimpulsleitung und eine Übernahmeimpulsleitung vorgesehen. Zwischen Daten­ ein- und Datenausgangsleitung werden die für Aus- und Eingabe vorgesehenem Schieberegister geschaltet. Die Schiebe- und Übernahmeimpulsleitungen werden von der Basisplattform aus angesteuert.

Die in Fig. 46 gezeigte Anordnung aus den Schieberegistern 60, 63 und den Treiberregistern 61 wird in der Erweiterungs­ plattform somit gleichsam verlängert. Da es grundsätzlich un­ problematisch ist, Schieberegisteranordnungen mit beliebiger Bitanzahl auszuführen, erübrigt sich eine nähere Beschrei­ bung.

Die Fig. 54 bis 57 veranschaulichen schließlich den erfin­ dungsgemäßen Netzteiltester.

Die bei Personalcomputern üblichen Netzteile sind nicht ohne eine gewisse Mindestlast (Vorlast) betriebsfähig. Man kann ein solches Netzteil also nicht ohne weiteres aus dem Compu­ ter entnehmen und zwecks Überprüfung einschalten. Elektroni­ sche Lastwiderstände sind deutlich teuerer als ein einzelnes zu prüfendes Netzteil; auch braucht man wenigstens zwei, da zumindest zwei Spannungen (+5 V, -12 V) eine Mindest-Vorlast erfordern.

Als Alternative dazu sind gemäß Fig. 54 für jede Spannung we­ nigstes zwei schaltbare Lastwiderstände in Parallelschaltung angeordnet. Damit ergeben sich für jede Spannung wenigstens drei wählbare Belastungen (1. Lastwiderstand allein, 2. Last­ widerstand allein, 1. und 2. Lastwiderstand parallel). Alle Spannungen sind zusätzlich auf Meßbuchsen geführt. Zudem ist ein Voltmeter eingebaut und über einen Wahlschalter mit allen Spannungen verbunden. In einer ersten Erweiterung sind in die Zuführung jeder Spannung Strommeßwiderstände (Shunts) eingeschaltet, und das Gerät ist neben dem einwärtsführenden Netzteilanschluß auch mit einem auswärtsführenden Verbrau­ cher- bzw. Computeranschluß versehen. Alle Strommeßwider­ stände sind über einen Wahlschalter mit besonderen Meßbuchsen verbunden, so daß mittels eines extern angeschlossenen Multi­ meters der Stromverbrauch ermittelt werden kann. Diese Meß­ buchsen sind über einen zwischengeordneten Umschalter zwi­ schen Strom- und Spannungsmessung umschaltbar. Das eingebaute Voltmeter hat im Beispiel einen Anzeigebereich zwischen 0 und 15 V, der für die in PCs üblichen Versorgungsspannungen voll­ auf ausreichend ist. Es ist zudem über einen schaltbaren Vor­ widerstand auf eine Anzeigebereich bis zu 30 V umschaltbar. Damit läßt sich das Gerät auch vorteilhaft für die Prüfung von Akkumulatoren einsetzen, wie sie in tragbaren Computern zum Einsatz kommen (ein typischer Spannungswert ist bei­ spielsweise 19,2 V).

Fig. 55 zeigt die Frontplattengestaltung eines solchen Gerä­ tes.

Der (rückseitige) Anschluß für Netzteil und PC ist in Fig. 56 veranschaulicht.

In der technischen Ausführung entsprechen die Steckverbinder den Bauformen, wie sie auch bei Personalcomputern üblich sind. Zudem sind wenigstens die Ausgänge für die Logik-Spei­ sespannung (+5 V) mit Steckanschlüssen für Versorgungskabel versehen, die zum Anschluß anderer erfindungsgemäßer Geräte eingerichtet sind.

So kann man einen Kabeltester, eine Experimentierplattform usw. über den Netzteiltester aus einem üblichen PC-Netzteil mit Strom versorgen. Der Netzteiltester gewährleistet dabei Vorlast, Spannungskontrolle, Anschluß für Strommessung und eine sichere Verbindung zwischen Netzteil und zu versorgenden Geräten, ohne daß an den Netzteilen selbst irgendwelche Änderungen notwendig sind. Da es in der PC-Anwendungspraxis ohnehin zweckmäßig ist, ein Netzteil auf Reserve zu halten, kann man dieses somit für Versuchs- und Servicezwecke sinnvoll ausnutzen.

In Fig. 57 sind die Ströme aufgeführt, die in den einzelnen Schalterstellungen jeweils durch die Lastwiderstände fließen. Es ist ersichtlich, daß einerseits die Mindest-Vorlasten immer gewährleistet sind und daß andererseits alle in der Praxis vorkommenden Netzteil-Typen unter sinnvollen Be­ lastungswerten geprüft werden können.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Diagnose, Wartung und Reparatur von insbesondere Personalcomputern wird ein Ge­ rätesystem vorgestellt, welches über Kabeladapter, Kabel­ tester, Stimulusgeneratoren, Experimentalplattformen und Netzteiltester verfügt. Alle Systemkomponenten können einzeln verwendet, aber auch zum Aufbau eines kostengünstigen Be­ triebsmeßplatzes genutzt werden.

Das System ist so konzipiert, daß es im Rahmen der Ausbildung vom Auszubildenden erstellt und später selbst genutzt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Kabeladapter
2 Personalcomputer
3 peripheres Gerät
4 Interface-Kabel
5 Zwischenkabel
6 Betriebsmeßmittel
7 Busleitungen
8 Meßpunkte
9 Trennschalter
10 Kurzschlußschalter
11 bis 13 Meßstellen-Wahlschalter
14, 15 Interface-Steckverbinder
16 Umschalter
17, 18 Leuchtanzeigen
19 Meßtaste
20 Adapter-Anschluß
21 Systemanschluß
22 Versorgungsanschluß
23 Prüfleitung mit Prüfspitze
24, 25 Latch-Kreise
26 Kabeltester
27 Stimulusgenerator
28, 29 Kabeladapter
30 Adaptierung
31 Prüfstift
32 INIT-Taste
33 Betriebsartenwahlschalter
34 Leitungsfinder-Anschluß
35 Kabelprüfanschluß
36 Zusatzanzeige
37 Schieberegister
38 Stimulusleitungen
39 Lösch-Flipflop
40 Treiber-Gatter
41, 42 Flipflops
43 Dezimalzähler mit Halteregister und Anzeige
44, 45 retriggerbare Zeitstufen
46 Stecktafel, Experimentierfeld
47 Schaltkreisfassung
48 Hexadezimalausgabe
49 binäre Einzelschalter
50 Hexadezimalanzeige
51 Drei-Zustands-Anzeige
52 Rücksetzschaltung
53 Taktgenerator
54 Taktoszillator
55 Impulsfalle
56 Betriebsartenschalter
57 Takttaste
58 Wahlschalter
59 Löschtaste
60 Schieberegister
61 Treiberregister
62 Steuerregister
63 Schieberegister
64 Taktoszillator
65 Taktgenerator
66 Impulsfalle
67 Steuerschaltungen

Claims (36)

1. Vorrichtung zur Diagnose, Wartung und Reparatur von ins­ besondere Personalcomputern, umfassend Einrichtungen zur Meßerleichterung, nämlich Kabeladapter, Kabeltester, Experi­ mentalplattenformen und Netzteiltester,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zur Meßerleichterung ein bausatzartiges Gerätesystem bilden, das mindestens einen Stimulusgenerator für manuelle, halbautomatische oder vollautomatische Kabel­ prüfung aufweist,
daß die Kabeladapter in beliebige Interfaces zwischen dem Personalcomputer und peripheren Geräten einschaltbar sind,
daß die Kabeladapter darüber hinaus an Kabeltester, dem Sti­ mulusgenerator und den Experimentierplattformen anschließbar sind,
daß ein Systemanschluß für die Verbindung von Kabeltester und Stimulusgenerator vorgesehen ist und
daß Verbindungen zwischen dem Netzteiltester und den an­ deren mit Speisespannung zu versorgenden Geräten des Geräte­ system vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabeladapter Anschlußmöglichkeiten für Betriebsmeß­ mittel (6) und für an sich beliebige Interfacekabel (4) auf­ weist, über die die jeweiligen peripheren Geräte (3) im Nor­ mal-Betriebsfall mit dem Personalcomputer (2) verbunden sind; zwischen dem Personalcomputer (2) und Kabeladapter (1) je­ weils ein spezifisches Zwischenkabel (5) vorgesehen ist; die für den Anschluß von Zwischenkabeln (5) vorgesehenen Steck­ verbinder (14) an Busleitungen (7) und Meßpunkte (8) ange­ schlossen sind, wobei in wenigstens einem Teil der Busleitun­ gen (7) Trennschalter (9) zwischengeschaltet sind; Meßpunkte (8) sowohl vor als auch hinter den Trennschaltern (9) vorge­ sehen sind; wenigstens ein Teil der Busleitungen (7) über Kurzschlußschalter (10) paarweise untereinander verbunden ist; die für den Anschluß von Interfacekabeln (4) vorgesehene Steckverbinder (15) den Busleitungen (7) nachgeschaltet sind, wobei wenigstens ein Teil der Busleitungen (7) über Wahl­ schalter (11, 12, 13) mit Anschlüssen für Betriebsmeßmittel verbunden sind; die Busleitungen (7) mit den einzelnen Signa­ len der verschiedenen Interfaces in logisch geordneter Folge verbunden sind; die den Steckverbindern (14) korrespondieren­ den Stecker der Zwischenkabel (5) so beschaltet sind, daß sich die jeweilige logisch geordnete Belegung der Buslei­ tungen (7) ergibt; die Steckverbinder (15) so an die Buslei­ tungen (7) angeschlossen sind, daß sich wiederum die jeweils vorgeschriebene standardgemäße Anschlußbelegung ergibt; die Belegung der Busleitungen (7) sowie der Anschluß der Wahl­ schalter (11, 12, 13) derart ausgeführt sind, daß einige der Wahlschalter (11, 12, 13) vorzugsweise mit Datenleitungen und andere der Wahlschalter (11, 12, 13) vorzugsweise mit Steuer­ leitungen des jeweiligen Interfaces beschaltet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Steckverbinder (14) und einer der Steckverbinder (15) eine Anschlußzahl entsprechend der Anzahl der Busleitungen hat und daß die Belegungen beider Steckver­ binder (14, 15) unmittelbar einander entsprechen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabeltester für jede zu prüfende Leitung zwei Latch- Kreise (24, 25) aufweist, wobei der erste Latch-Kreis direkt und der zweite Latch-Kreis invertiert mit dem jeweiligen Prüfeingang verbunden ist; jedem der Latch-Kreise (24, 25) jeweils eine der Leuchtanzeigen (17, 18) nachgeschaltet ist, wobei die Rücksetzeingänge der Latch-Kreise (24, 25) gemein­ sam einer Meßtaste (19) nachgeordnet sind, und daß alle Prüfeingänge für den Anschluß an einen der Steckverbinder (15) des Kabeltesters (1) eingerichtet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Latch-Kreise (24, 25) als D-Flipflops mit unabhängi­ gen Setz- und Rücksetzeingängen ausgeführt sind, wobei jeder der Prüfeingänge an den Setzeingang eines der ersten Latch- Kreise (24) direkt und an den Setzeingang eines der zweiten Latch-Kreise (25) invertiert angeschlossen ist, wobei die D- Flipflops über ihre D-Eingänge und Ausgänge zu einem Schiebe­ register zusammengeschaltet sind, welches an eine gemeinsame Schiebetaktleitung angeschlossen ist;
ein Systemanschluß (21) die Schiebetaktleitung (CLOCK), Ein- und Ausgang des aus den D-Flipflops gebildeten Schiebere­ gisters (DATA IN, DATA OUT), Betriebsartenleitungen (AUTO MODE, SHIFT MODE), eine Löschleitung (CLEAR), eine der Meß­ taste (19) nachgeschaltete Leitung (TEST KEY) enthält, und die Rücksetzeingänge aller D-Flipflops über eine Auswahl­ schaltung sowohl der Meßtaste (19) als auch der Löschleitung (CLEAR) nachgeschaltet sind, und die invertierten Anschlüsse der Prüfeingänge an die Latch-Kreise (25) als NAND-Ver­ knüpfungen ausgebildet sind und die weiterhin sämtlich mit einer der Betriebsartenleitungen (SHIFT MODE) beschaltet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Stimulusgenerator aufweist:

den ersten Bitpositionen eines Schieberegisters (37) nachge­ schaltete Stimulusleitungen (38);
einen der letzten Bitposition des Schieberegisters (37) nachgeschalteten Lösch-Flipflop (39), dessen Ausgang auf die Löscheingänge aller Bitpositionen zurückgeführt ist, wobei der serielle Eingang des Schieberegisters (37) dem Lösch- Flipflop (39) in disjunktiver Verknüpfung mit einer Betriebsartenleitung (FIND MODE) nachgeschaltet ist;
einen den Stimulusleitungen (38) unter Zwischenschaltung von Treiber-Gattern (40) nachgeschalteten Kabelprüfanschluß (35);
einen den Stimulusleitungen (38) nachgeordneten Leitungs­ finder-Anschluß (34) in umgekehrter Reihenfolge;
als Open-Collector-NAND-Gatter ausgeführte Treiber-Gatter (40);
und eine den Stimulusleitungen (38) nachgeschaltete, aus ein­ zelnen Leuchtanzeigen bestehende Zusatzanzeige (34).

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kabelprüfanschluß (35) für die Verbindung mit wenig­ stens einem der Steckverbinder (15) des Kabeltesters (1) ein­ gerichtet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Betriebsartenleitungen des Stimulusgene­ rators einem standardisierten Computer-Interface nachgeschal­ tet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stimulusgenerator in der Leitungsfinder-Betriebsart durch einen Prüfstift (31) ergänzt ist, der einen Dezimalzäh­ ler mit nachgeordnetem Halteregister und Anzeige sowie zwei retriggerbare Zeitstufen (44, 45) enthält, wobei die erste Zeitstufe (44) mit dem Löscheingang des Zählers und mit dem Ladeeingang des Halteregisters und die zweite Zeitstufe (45) mit den Löscheingängen des Zählers und des Halteregisters verbunden ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüfstift (31) einen Prozessorschaltkreis enthält, der die erkannten Leitungsnummern in einem Speicher ablegt und daß bestimmte charakteristische Fehlerbilder programmsei­ tig durch Auswertung aller jeweils bei einem Meßvorgang ge­ speicherten Leitungsnummern ermittelt werden.

11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfanschlüsse sowohl des Stimulusgenerators (27) als auch des Kabeltesters (26) jeweils an einen Kabeladapter (28, 29) angeschlossen sind, der als Bus-Platine ausgeführt ist, wobei für die zu adaptierenden Kabel steckbare Leiterplatten mit entsprechendem rückwärtigen Steckverbinder vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Experimentierplattform umfaßt:

ein Bedien- und Anzeigefeld und ein Steck- und Experimentier­ feld.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedien- und Anzeigefeld eine Hexadezimalausgabe (48), binäre Einzelschalter (49), eine Hexadezimalanzeige (50), eine binäre Drei-Zustands-Anzeige (51), eine Rücksetzschal­ tung (52), einen Taktgenerator (54) und eine Impulsfalle (55) aufweist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der binären Einzelschalter (49) mit Entprellschaltungen versehen sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 und 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mit Entprellschaltungen versehenen binären Einzel­ schalter als Drei-Stellungs-Schalter ausgeführt sind, wobei die dritte Stellung als Tastfunktion ausgebildet ist;
die Impulsfalle (55) aus zwei hintereinandergeschalteten Flipflops aufgebaut ist, deren Takteingänge einer über das Steckfeld zugänglichen konjunktiven Verknüpfung nachgeschal­ tet sind, wobei wenigstens bei einem Teil der Eingänge kon­ junktiver Verknüpfung Antivalenzverknüpfungen zwischengeord­ net sind, die einzeln an Wahlschalter (58) angeschlossen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem eigentlichen Experimentierfeld (46) wenigstens eine Schaltkreisfassung (47) vorgesehen ist und daß die An­ schlüsse des Steckfeldes entsprechend mehrfach angeordnet sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (54) als Start-Stop-Generator ausgebil­ det ist, dessen Stopeingang auf das Steckfeld geführt ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckfeld Anschlüsse für Meßpunkte enthält, die mit BNC- und Meßbuchsen verbunden sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschluß vorgesehen ist, der für die Verbindung mit wenigstens einem der Steckverbinder (15) des Kabeladapters (1) eingerichtet ist und daß dessen Anschlüsse auf das Steck­ feld geführt sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Ein- und Ausgänge auf Erweite­ rungs-Steckverbinder geführt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedien- und Anzeigefeld durch einen über ein standar­ disiertes Interface angeschlossenen Computer emuliert wird, wobei alle Ausgänge (Stimulusleitungen) für die Versuchs­ schaltungen einem Schieberegister (60) unter Zwischenschal­ tung von Treiberregistern (61) nachgeordnet sind; den ver­ bleibenden Bitpositionen des Schieberegisters (60) ein Steu­ erregister (62) nachgeschaltet ist und der serielle Eingang des Schieberegisters (60) an den Datenausgang des Interfaces (DATA 0) angeschlossen ist; dem seriellen Ausgang ein wei­ teres Schieberegister (63) nachgeordnet ist, dessen parallele Eingänge mit den Eingangssignalen aus einer Versuchsschaltung beschaltet sind und dessen seriellem Ausgang die Datenein­ gangsleitung des Interfaces nachgeschaltet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenausgangsleitung des Interfaces weiterhin an einen Taktoszillator (64) angeschlossen ist, dem ein Taktge­ nerator (65) nachgeschaltet ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21 und 22, dadurch gekennzeichnete daß einige der Eingänge dem Schieberegister (63) über eine Tristate-Komparatorschaltung (68) vorgeschaltet sind sowie einige weitere Eingänge dem Taktgenerator (65) und der Im­ pulsfalle (66) nachgeordnet sind und daß beide Einrichtungen (65, 66) weiterhin Teilen des Steuerregisters (62) nachgeord­ net sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21 bis 23, dadurch gekennzeichnete daß wenigstens Teile der dem Schieberegister (63) vorgeordne­ ten Eingänge sowie der den Treiberregistern (61) nachgeordne­ ten Ausgänge so zusammengeschaltet und an einen entsprechen­ den Steckverbinder angeschlossen sind, wie dies dem vorgese­ henen Bussystem entspricht und daß die betreffenden Treiber­ register (61) gemäß den einzelnen Signalarten (Adressen, Da­ ten usw.) gemeinsam entsprechenden Erlaubnisbits des Steuer­ registers (62) nachgeordnet werden.

25. Vorrichtung nach Anspruch 12 und 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß alle bidirektionalen (umschaltbaren) Anschlüsse auf dem Steckfeld sowohl als Eingänge wie auch als Ausgänge schaltbar sind.

26. Vorrichtung nach Anspruch 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß den Bitpositionen des Steuerregisters (62), die den ein­ zelnen Treiberregistern (61) zugeordnet sind, Leuchtanzeigen nachgeschaltet sind, die kennzeichnen, ob die jeweiligen Lei­ tungen als Ausgänge oder als Eingänge nutzbar sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberregister (61) mit Open-Collector-Ausgangsstu­ fen sowie den zugehörigen Widerständen versehen sind.

28. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß einer Basisplattform über den Erweiterungsanschluß wenig­ stens eine Erweiterungsplattform nachgeschaltet ist, wobei im Steckfeld der Erweiterungsplattform wenigstens ein Teil der Ein- und Ausgänge der Basisplattform vorgesehen ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Eingängen des Steckfeldes der Erweiterungs­ plattform und den betreffenden Leitungen des Erweiterungsan­ schlusses Auswahlschaltungen (Multiplexer) angeordnet sind.

30. Vorrichtung nach Anspruch 21, 28 und 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahlleitungen über den Erweiterungsanschluß dem Schieberegister (63) vorgeschaltet sind.

31. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Netzteiltester aufweist: für jede Spannung wenigstes zwei in Parallelschaltung ange­ ordnet schaltbare Lastwiderstände, wobei alle Spannungen zu­ sätzlich auf Meßbuchsen geführt und über einen Wahlschalter mit einem Voltmeter verbunden sind.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuführung jeder Spannung Strommeßwiderstände (Shunts) eingeschaltet sind; neben einem einwärtsführenden Netzteilanschluß ein auswärtsführender Verbraucher- bzw. Com­ puteranschluß vorgesehen ist, sowie daß alle Strommeßwider­ stände über einen Wahlschalter mit weiteren Meßbuchsen ver­ bunden sind und daß diese Meßbuchsen über einen zwischenge­ ordneten Umschalter zwischen Strom- und Spannungsmessung um­ schaltbar eingerichtet sind.

33. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur manuellen Kabelprüfung das Schieberegister (37) durch Betätigung einer Initialisierungstaste (32) gelöscht und das Lösch-Flipflop (39) gesetzt wird, wobei nach Betätigung einer Meßtaste (19) des Kabeltesters (26) jeder Tastendruck über den Systemanschluß (21) zum Stimulusgenerator (27) gemeldet wird und dort einen Schiebetakt für das Schieberegister (37) auslöst, wodurch ein Signal vom Lösch-Flipflop (39) in eine Position des Schieberegisters (37) übernommen wird und wo­ durch aufeinanderfolgende Betätigungen der Meßtaste (19) das Schieberegister (37) aktivieren sowie ein Signal über das Treiber-Gatter (40) als Stimulus am zu prüfenden Kabel wirk­ sam wird und anhand der Leuchtanzeige der Zustand des Kabels überprüft werden kann.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Kabelprüfung durch einen software-ge­ steuerten Funktionsablauf erfolgt, wobei die Inhalte des Flipflops (39) aufseriellem Weg ausgelesen werden.