Technischer Bereich
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Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Identifizieren
eines elektrischen Leitungskabels, das aus vier oder mehr
Leitungen zusammengesetzt ist und erste und zweite
Verbindungseinrichtungen an seinen entsprechenden Enden
aufweist.
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Die Erfindung findet insbesondere im Bereich lokaler Netze
Anwendung
Stand der Technik
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Das Aufkommen lokaler Netze, die geeignet sind, viele
Arbeitsstationen oder Personalcomputer zu Kommunikations- oder
Funktionsverbundzwecken untereinander zu verbinden, führte zur
vermehrten Einrichtung elektrischer Computer-
Verkabelungssysteme. Ein Kommunikationsnetz oder -system
besonderen Interesses und sich ausweitender Beliebtheit ist als
der Token-Ring-Aufbau bekannt. Das Netz ist durch einen
geschlossenen Ring-Informationsübertragungsweg gekennzeichnet.
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Die elektrischen Kabel, die innerhalb eines lokalen Netzes des
Token-Ring-Types verwendet werden, benutzen End-
Verbindungseinrichtungen mit üblicherweise geschlossenen
Kurzschlußbügeln. Die Kurzschlußbügel trennen sich nach dem
Koppeln der Kabel-Verbindungseinrichtung. Einmal in ein Token-
Ring-Netz gekoppelt, wird das ganze Kabel ein Element in dem
Übertragungsweg des Token-Ring-Netzes, wobei die
Kurzschlußstecker für den Rückweg von ungekoppelten Kabelenden
sorgen. In diesem bevorzugten und zur Zeit allgemein verwendeten
Token-Ring-Netz ist das Kabel aus vier elektrisch voneinander
getrennten Leitungsdrähten zusammengesetzt, die unter dem
Einfluß der Kurzschlußstecker paarweise zusammengeschaltet sind.
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Die Token-Ring-Kabel werden in lokalen Netzen verwendet, die
sich nicht nur innerhalb festgelegter Büroflächen oder -etagen
von Gebäuden erstrecken, sondern vollständig geeignet sind,
überall durch einen ausgedehnten Gebäudekomplex geführt zu
werden. Die Erfahrung mit solchen Kabeln hat gezeigt, daß die
Anschlußfahnen, die routinemäßig verwendet werden, um die
entsprechenden Enden der Kabel zu identifizieren, oft fehlen,
beschädigt oder ungenau gekennzeichnet sind. Auch werden viele
Kabel häufig während der gleichen Zeit und ohne die End-
Verbindungseinrichtungen installiert. Folglich ist die
Identifizierung zusammengehörender Kabelenden ein
wiederkehrendes Problem für die Elektriker oder die Techniker
geworden, die die lokalen Netze verbinden.
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Das Dokument US-A-3 594 635 offenbart eine Testeinrichtung zum
Testen eines vieladrigen Elektrokabels, das entsprechende End-
Verbindungseinrichtungen aufweist. Die Testeinrichtung umfaßt
zwei Adapter, die im Betrieb mit den entsprechenden End-
Verbindungseinrichtungen verbunden werden, wobei die Kabelleiter
in eine Vielzahl von Gruppen in Reihe geschalteter Leiter
aufgeteilt werden. Eine Testschaltung, die eine
Batterieenergieversorgung und Anzeigelampen umfaßt, wird im
Betrieb mit einem der Adapter verbunden, wobei der Leuchtzustand
der Anzeigelampen das Ergebnis der Testvorgänge anzeigt.
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Das Dokument Elektronik, Schaltungspraxis, Band 34, Nr. 5, März
1985: "Einfacher Kabeltest", Seiten 79-80, offenbart eine
Kabeltesteinrichtung, in der die Kabelenden in entsprechenden
Verbindungseinrichtungen verbunden werden, die im Betrieb die
Kabelleitungen in Reihe verbinden. Eine
Energieversorgungseinrichtung ist mit einer der
Verbindungseinrichtungen verbunden, und sichtbare Anzeiger sind
an beiden Verbindungseinrichtungen vorgesehen.
Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache Vorrichtung zum
Identifizieren eines aus vier oder mehr Leitungen
zusammengesetzten elektrischen Leitungsdrahtkabels zu schaffen.
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Deshalb ist entsprechend der vorliegenden Erfindung ein Gerät
zum Identifizieren eines elektrischen Leitungskabels vorgesehen,
das aus wenigstens ersten, zweiten, dritten und vierten
Leitungen zusammengesetzt ist und erste und zweite
Verbindungseinrichtungen an dessen entsprechenden Enden
aufweist, die ersten und zweiten Verbindungseinrichtungen
elektrische Verbindungen zwischen den dritten und vierten
Leitungen und zwischen den ersten und zweiten Leitungen des
Kabels schaffen, wenn die ersten und zweiten
Verbindungseinrichtungen ungekoppelt sind, und die Verbindungen
unterbrochen sind, wenn die ersten und zweiten
Verbindungseinrichtungen gekoppelt sind, die Vorrichtung eine
erste Einheit umfaßt, die eine dritte Verbindungseinheit
aufweist, die mit der ersten Verbindungseinrichtung an einem
Ende des Kabels koppelbar ist und, wenn sie gekoppelt ist,
geeignet ist, eine Spannung zwischen der ersten und zweiten
Leitung des Kabels zu liefern und eine direkte elektrische
Verbindung zwischen der dritten und der vierten Leitung des
Kabels zu schaffen; und die eine zweite Einheit umfaßt, die eine
vierte Verbindungseinrichtung aufweist, die mit der zweiten
Verbindungseinrichtung an dem anderen Ende des Kabels koppelbar
ist und, wenn sie gekoppelt ist, geeignet ist, ein Signal unter
Ansprechen auf zwischen der ersten und vierten Leitung des
Kabels auftretende Spannung von der ersten Einheit zu liefern,
und eine direkte elektrische Verbindung zwischen den zweiten und
dritten Leitungen des Kabels schafft.
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Zusätzlich zum Bereitstellen einer Fähigkeit zum Identifizieren
eines Leitungsdrahtkabels hat die erfindungsgemäße Vorrichtung
den weiteren Vorteil des Ausführens einer Testfunktion zur
Durchgängigkeitsbestätigung der ersten bis vierten Leitungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun
beispielhaft unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung
beschrieben, in der:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Kabelsystems eines
lokalen Netzes innerhalb eines Gebäudes ist.
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Fig. 2 die elektrischen Zustände der Kurzschlußbügel einer
Token-Ring-Kabel-Verbindungseinrichtung für sowohl die
gekoppelten als auch ungekoppelten Zustände
veranschaulicht.
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Fig. 3 schematisch die funktionellen Elemente der
vorliegenden tragbaren Identifizier- und Testeinheiten
darstellt, wenn sie mit einem Token-Ring-Kabel
verbunden sind, und ferner die Elemente der dem Stand
der Technik entsprechenden MAU-Initialisierungs- und
Testeinheit bestimmt.
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Fig. 4 eine schematische Darstellung der elektrischen
Einrichtungen ist, die in den zwei Einheiten der
tragbaren Identifizier- und Testanordnung aufgenommen
sind.
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Fig. 5 und 6 den mechanischen Aufbau innerhalb einer Einheit
bzw. die entsprechende Anordnung der einen Einheit
zeigen.
Beste Art zum Ausführen der Erfindung
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Fig. 1 stellt schematisch den Zusammenhang dar, innerhalb dessen
die Erfindung vorzugsweise verwendet wird und wahrscheinlich der
Vorteile der verschiedenen beinhalteten Merkmale bedarf. Die
Darstellung veranschaulicht ein innerhalb eines Gebäudes 1
gelegenes lokales Netz, in dem verschiedene Personalcomputer
oder Work-Stations 2 angeordnet sind, um mit einer Mehrstations-
Anschlußeinheit (MAU) oder -Steuerungseinrichtung verbunden zu
werden, die sich an einein einzelnen Ort, allgemein 3, so
befindet, um die Kabel von jeder der einzelnen Work-Stations
oder Personalcomputer entgegen zunehmen und solche Systeme in
einem Token-Ring-Netz zusammenzuschalten. Im Zusammenhang mit
dem bevorzugten Token-Ring-Ausführungsbeispiel ist jeder
Personalcomputer oder jede Work-Station durch ein vieradriges
Kabel 4 mit dem zentralen Kommunikationsort 3, im allgemeinen
der Position des MAU-Gehäuses, verbunden. Die Kabel 4 können so
angeordnet werden, daß jedes leicht identifizierbar ist, jedoch
werden die Kabel wahrscheinlich eher durch Leitungsrohre
geführt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, so daß die
Zuordnung der Kabel-Verbindungseinrichtungen 6 und 7 zu den
Enden eines jeden Kabels 8 nicht leicht erkennbar ist. Wie
weiter dargestellt ist, sind die Kabel wahrscheinlich weit
innerhalb des Gebäudes verstreut, wobei einige mit
Betriebssystemen gekoppelt und andere völlig unverbunden sind.
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Die vorliegende Erfindung ist so ausgelegt, daß ein Techniker
mit nicht mehr als maßvoller Geschicklichkeit oder Übung in
Zusammenhang mit Fig. 1 die zugehörigen Verbindungseinrichtungen
6 und 7 eines bestimmten Kabels 8 in einem Token-Ring-Netz
identifizieren kann, in dem ungekoppelte
Verbindungseinrichtungen ausgewählte Kurzschlußbügel aufweisen,
wobei einige Kabel mit Personalcomputern oder Work-Stations
verbunden sind und die Kabelendenidentifizierung entweder fehlt
oder in anderer Weise nicht genau ist. Koppeln der
Kabelverbindungseinrichtungen durch kontinuierliches
Ausprobieren ist offensichtlich nicht durchführbar. Die
Alternativen erscheinen dadurch nicht einfach, daß Tests, die
von dem zentralen Ort 3 durchgeführt werden, zu einer Verwirrung
der Kurzschlußbügel in der Verbindungseinrichtung 6 infolge der
Impedanzeffekte im Kabel 4 führen, das mit einem
Personalcomputer oder einer Work-Station verbunden ist, die
sogar noch weiterer Verwirrung ausgesetzt sein kann, wenn,
während solche Messungen von Ort 3 durchgeführt werden,
irgendein Personalcomputer oder ein Work-Station-System
versehentlich aktiviert wird und an das Token-Ring-Netz eine
nominelle Spannung von etwa 5 Volt angelegt wird.
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Das Problem kann, wie nun offenbart wird, mittels der tragbaren
Erkennungs- und Testanordnung zum Erkennen der zugehörigen Enden
des Kabels 8 gelöst werden. Die erste Einheit wird durch den
Techniker an die Token-Ring-Kabel-Verbindungseinrichtung 6
gekoppelt. Der Techniker nimmt dann die zweite Einheit zu dem
entfernten Ort 3 mit und fährt dort fort, um die zweite Einheit
an die Kabel-Verbindungseinrichtung, die möglicherweise zu Kabel
8 gehört, zu koppeln. Im Zusammenhang mit dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel, wird die zugehörige Verbindungseinrichtung
7 des Kabels 8 durch das Auftreten eines niederfrequenten, sich
wiederholenden Blitzes der Leuchtdiode (LED) in der zweiten
Einheit, nach dem Koppeln mit der korrekten
Verbindungseinrichtung 7 identifiziert. Im Gegensatz dazu würde
das Fehlen jeglichen Blitzens, oder das Auftreten eines
hochfrequenten Blitzes anzeigen, daß die zweite Einheit nicht
mit dem Kabel 8 verbunden ist.
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Das Einschließen ausgewählter Kurzschlußverbindungen mittels
Brücken innerhalb des Paares der Erkennungs- und Testeinheiten
stellt sicher, daß das Blitzen mit geeigneter Frequenz auch eine
Durchgängigkeit der vier Kabel leitungen zwischen den
entgegengesetzten Endverbindungseinrichtungen 6 und 7 bestätigt.
Eine einzelne offene Leitung, nämlich ein defektes Kabel oder
eine defekte Verbindungseinrichtung, würde das Blitzen der
Signal-LED unterbinden. Dadurch wird Kabel 8 nicht nur erkannt,
sondern während einer gleichzeitigen Verwendung der tragbaren
Erkennungs- und Testeinheit-Anordnung auch
durchgängigkeitsgetestet.
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Ein besseres Verständis des Umfangs der Token-Ring-
Kabelumgebung kann durch Betrachtung der, wie in Fig. 2
dargestellt, verschiedenen Zustände der
Verbindungseinrichtungen, die innerhalb eines vieradrigen
Token-Ring-Kabels verwendet werden, erlangt werden. In einem
ungekoppelten Zustand weisen die Verbindungseinrichtungen 6 und
7 des Token-Ring-Kabels 8 Kurzschlußbügel auf, die zum
elektrischen Verbinden des schwarzen Drahtes mit dem grünen
Draht und des orangen Drahtes mit dem roten Draht angeordnet
sind. Diejenigen, die Erfahrung mit Token-Ring-Netzen haben,
werden erkennen, daß diese Anordnung von Kurzschlußbügeln in den
Verbindungseinrichtungen sicherstellt, daß die
Verbindungsschleife sogar in Ordnung bleibt, wenn ein
Personalcomputer oder eine Work-Station von dem Netz getrennt
wird.
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Ein Koppeln der Verbindungseinrichtungen 6 oder 7 verursacht ein
Abschalten der Kurzschlußbügel und, erwartungsgemäß eine direkte
Leitungsverbindung zwischen verbundenen Kabeln, wie es in Fig. 2
dargestellt wird. Es sollte bemerkt werden, daß die Kopplung an
ein anderes Kabel oder direkt an einen Personalcomputer, eine
Work-Station oder ein Netzwerk-Schnittstellengehäuse stattfinden
kann. Was beachtet werden sollte ist, daß die
Kabeldurchgängigkeit in Abhängigkeit von dem Verbindungszustand
des Kabels variiert. Deshalb bedingt in dem Zusammenhang mit
Fig. 1 die Erkennung des Kabels 8 im Zusammenhang mit dem in
Fig. 1 veranschaulichten Netz deutlich mehr als
Durchgängigkeitstesten.
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Fig. 3 stellt mittels eines Blockdiagramms die funktionellen
elektronischen Elemente innerhalb der zwei Einheiten dar, die
die ausgeführte tragbare Erkennungs- und Testanordnung wieder im
Zusammenhang mit einem Token-Ring-Kabel-Netz bilden, das durch
Verbindungseinrichtungen gekennzeichnet ist, die ausgewählte
Kurzschlußbügel beinhalten. Die Verbindungseinrichtung 6 des
Kabels 8 wird mit der früher beschriebenen MAU-Test- und
Initialisier-Einheit 9 über eine Verbindungseinrichtung 11
gekoppelt, die ein strukturell eingebundener Teil der Einheit 9
ist. Die Elemente in der MAU-Test- und Initialisier-Einheit 9,
die aus dem Stand der Technik bekannt sind, werden in einer
gestrichelten Linie dargestellt und schließen die
Verbindungsanordnung mit Gehäuse 11 und Energieversorgung 12
ein. Die Energieversorgung liefert an den roten und orangen
Leitungen der Einheit 9 eine Spannung, die nominell größer ist
als die in einem möglicherweise an den Token-Ring-Kabel-Netz
angeschlossenen Personalcoinputer oder einer Work-Station
erzeugte Spannung. Um die Vorteile der vorliegenden Erfindung
bereitzustellen, wird die Einheit 9 so abgewandelt, daß sie
einen Brückendraht beinhaltet, um die grüne und die schwarze
Leitung der Verbindungseinrichtung 11 kurzzuschließen. Die
Brücke dient dazu, durch ein zusätzliches Paar von
Kabelleitungen den elektrischen Strom während des Überprüfens
der Durchgängigkeit durch alle Verbindungseinrichtungen und
Leitungen des Kabels zu leiten.
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Die zweite Einheit der Erkennungs- und Test-Anordnung ist
insofern strukturell gleich, als sie eine Verbindungseinrichtung
13 aufweist, die auf gewöhnliche Art und Weise mit der
Verbindungseinrichtung 7 eines Token-Ring-Kabels 8 verbindbar
ist. Die Kabel-Test- und Erkennungseinheit 14 ist einzigartig in
ihrer Ausführung eines spannungsempfindlichen Oszillators 16 und
eines sichtbar, oder als Alternative dazu, eines hörbar
ansprechenden Signalerzeugers 17 zwischen der roten und der
schwarzen Leitung der Verbindungseinrichtung 13. Die grüne und
die orange Leitung der Verbindungseinrichtung 13 werden mittels
eines Verbindungsdrahtes kurzgeschlossen, um den zuvor
angeführten Durchgängigkeitstest der Kabel leitungen und
Verbindungseinrichtungen zu ermöglichen.
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Der spannungsempfindliche Oszillator 16 ist so aufgebaut, daß er
niedrige Spannungen von dem Pegel, der üblicherweise nominell
von Personalcomputern oder Work-Station-Systemen auf einem
Token-Ring-Kabel erzeugt wird, ignoriert, auf die Spannung
anspricht, die durch die Energieversorgung 12 erzeugt wird,
indem er ein Signal mit festgelegten Eigenschaften an den
sichtbar/hörbar machenden Erzeuger 17 abgibt, und letztendlich
ein Signal mit normwidrigen Eigenschaften an den sichtbar/hörbar
machenden Signal-Erzeuger 17 abgibt, wenn eine höhere als die
zuvor beschriebene Spannung zwischen der roten und der schwarzen
Leitung erfaßt wird.
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Der Test auf Durchgängigkeit, der mittels der Brückendrähte
innerhalb der entsprechenden Testeinheiten durchgeführt wird,
kann als Verfolgen des Schleifenweges durch das Kabel und die
Verbindungseinrichtungen verstanden werden, z. B. beginnend an
der orangen Leitung von der Energieversorgung 12 in der Einheit
9, die mit der grünen Leitung in Einheit 14 zusammengeschaltet
ist und danach mit der schwarzen Leitung in Einheit 9
zusammengeschaltet ist, und schließlich auf der schwarzen
Leitung in die Einheit 14 zurückkehrt. Die rote Leitung von der
Energieversorgung 12 in Einheit 9 gelangt direkt zu der roten
Leitung in Einheit 14. Folglich wird ein Bruch in irgendeiner
Leitung oder Verbindungseinrichtung in einer Unterbrechung des
Stromweges und deshalb einem Versagen bei Erfüllung der Kabel-
Erkennungs- und Testabfolge resultieren.
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Als eine andere Feststellung der zusammengesetzten Anordnung der
vorliegenden Identifizier- und Testanordnung ist festzustellen,
daß die Anordnung der Energieversorgung 12 in Einheit 9 im
Gegensatz zum Unterbringen in Einheit 14 sicherstellt, daß die
Kurzschlußbügel in ungekoppelten Kabelenden die Kabel-Test- und
Erkennungs-Einheit 14 nicht unabsichtlich auslöst. Es ist zu
Fig. 2 anzumerken, daß die Kurzschlußbügel die schwarze Leitung
mit der grünen Leitung und die orange Leitung mit der roten
Leitung verbinden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann auch aus dem
schematischen Diagramm in Fig. 3 ersehen werden. Dieses Merkmal
ist die Selbsttestfähigkeit, die in den zwei Einheiten enthalten
ist, die die Erkennungs- und Test-Anordnung umfassen. Der
Zustand der Energieversorgung kann ebenso wie die besonderen
Merkmale des sichtbar/hörbar machenden Erwiderungs-Erzeugers
durch Koppeln der Einheit 9 mit der Einheit 14 leicht
ausgewertet werden. Die Selbsttesterwiderung sollte
grundsätzlich der Erwiderung beim Erkennen der gekoppelten Enden
eines Token-Ring-Kabels entsprechen.
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Das Elektronikschema für das bevorzugte Ausführungsbeispiel der
Erkennungs- und Test-Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt. Die
MAU-Test- und Initialisier-Einheits-Schaltung schließt
vorzugsweise eine Batterie 18 mit einer 9-Volt-Netzspannung,
eine LED 19 und ein Paar von Widerständen 21 und 22 ein, um die
Spannung für die LED 19 zu teilen und den Batteriestrom zu
begrenzen. Die 9-Volt-Batterie ist ausreichend, um die MAU-Test-
und Initialisier-Funktionen durchzuführen, ist aber, wie früher
festgestellt wurde, noch ausreichend größer als die nominellen
Spannungen, die durch Personalcomputer-Systeme erzeugt werden,
um unterscheidbar zu sein.
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Die sich innerhalb der Kabel-Test- und Identifizier-Einheit 14
befindliche elektrische Schaltung ist auf der rechten Seite
dargestellt, wobei sie einen astabilen Multivibrator und einen
LED-Erwiderungssignal-Erzeuger einschließt. Der Multivibrator
setzt sich aus einem Operationsverstärker 23, einem 0,1-
Mikrofarad-Kondensator 24, der mit dem invertierenden Eingang
verbunden ist, und einer parallelen Anordnung von einem 10-MOhm-
Widerstand 26 zu einem 820-kOhm-Widerstand 27 und einer Diode 28
zusammen. So wie er zusammengesetzt ist, sendet der Verstärker
23 mit einer nominellen Rate von 1 Hertz Impulse zur LED 29,
wenn das Kabel erkannt ist oder die Anordnungseinheiten für den
Selbsttest gekoppelt sind. Im Gegensatz dazu hemmt die
Anwesenheit einer deutlich niedrigeren Spannung, z. B. 6 Volt,
zwischen der roten und der schwarzen Leitung der Einheit 14
jegliches astabile Durchlaufen und Aufleuchten der LED 29,
während eine wesentlich größere Spannung als 9 Volt zwischen der
roten und der schwarzen Leitung von Einheit 14 eine abnormal
größere Schwingungsfrequenz und Blitzrate verursacht. Die
Bedingungen sind auch unterscheidbar für jemanden mit gemäßigter
Erfahrung im Kabelverlegen und der Kabelerkennung.
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Wie es durch Block 17 in Fig. 3 vorgeschlagen wird, kann das von
Einheit 14 erzeugte Signal durch Signale von anderer als
sichtbarer, z. B. hörbarer Erwiderung gebildet werden.
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Die Fig. 5 und 6 veranschaulichen repräsentative mechanische
Strukturen für die Anordnungseinheiten. Fig. 5 veranschaulicht
die Schaltungselemente der Kabel-Test- und Identifizier-Einheit
14 innerhalb eines Gehäuses 31, dessen eines Ende eine
handelsübliche Token-Ring-Kabel-Verbindungseinrichtung
einschließt. Die Verbindungseinrichtungs- und
Gehäuseanordnungen, die in den Fig. 5 und 6 dargestellt werden,
sind im wesentlichen identisch mit denen, die beim Stand der
Technik für die grundsätzliche MAU-Test- und Initialisier-
Einheit 9 verwendet wurden, wie es zuvor in den Fig. 3 und 4
dargestellt wurde.
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Die Erkennungs- und Test-Anordnung der vorliegenden Erfindung
beliefert demnach einen Benutzer mit relativ gewöhnlichem Wissen
mit einem tragbaren Paar von Instrumentationseinheiten, die für
Selbsttestzwecke und danach leichtem Verwenden gekoppelt werden
können, um die gekoppelten Enden eines vieradrigen Token-Ring-
Kabels zu erkennen. Die Energieversorgungs-Endeinheit wird an
ein Ende des ausgewählten Kabels gekoppelt. Danach wird die
zweite Einheit an dem entfernten Standort nacheinander an die
Kabelverbindungseinrichtungen gekoppelt, während die LED-
Blitzrate beobachtet wird. Die Erkennungs- und Test-Anordnung
benötigt keine besonderen Schaltungsaufbauten, arbeitet im
Anschluß an Kabel, die Kurzschlußbügel aufweisen und spricht mit
zuvor beschriebener und leicht unterscheidbarer LED-Blitzrate
an. Unabsichtlich eingeschaltete Personalcomputer-
Verbindungsleitungen werden nicht beachtet. Weiter testet der
Identifizierer gleichzeitig die Durchgängigkeit durch die vier
Leitungen und Verbindungseinrichtungen des zu erkennenden Token-
Ring-Kabels.