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Galvanische Trennung für die COM und LPT Schnittstelle

Erarbeitet von: Stanislaw Gesty

Robert Maj

Lehrer: Herr Thor

Schule: BKU

Klasse: FET 91

Jahr: 1999-2003


Mitteilung:

Das vorhandene Projekt ist von S. Gesty und H. Maj in der Schule „Berufskolleg Krefeld“ Fachrichtung: Datenverarbeitungstechniker in der Zeit von 05.09.2002 bis dem 20.01.2003 erarbeitet worden. In dem Projekt sind teilweise Technologien, technische Überlegungen, Schaltungen und Erfahrungen eingesetzt worden, daher ist vor der gewerblichen Nutzung schriftliche Genehmigung alle Urheber- Rechts- und Lizenzinhaber einzuholen. Die Dokumentation ist sorgfältig und detailliert erarbeitet worden, Trotzdem sind kleine Fehler nicht auszuschließen und deswegen übernehmen wir keinerlei juristische Verantwortung. Die Dokumentation bezieht sich auf den Einsatz in der Schule (Labortische) Klassenraum 2006 bei dem Lehrer Herr Thor. Die Funktionalität ist bei normalen, innenräumlichen Zuständen geprüft worden. Jegliche Reparaturarbeiten sowie Verbesserungen technischer Art sind von der Fachkräften durchzuführen. Wir wünschen allen die mit unserer Projektarbeit in späteren Jahren weiter in der Schule arbeiten müssen viel Erfolg. Stanislaw Gesty Robert Maj Krefeld den 22.01.2003


Project overview The objective of this project was to introduce the utilisation of optic couplers with galvanic separation for usage with specific IO ports that are part of standard PC hardware. While using the standard PC for a number of applications – specifically in connection with measurement or other external devices – the user is faced with the possibility of computer damage due to malfunction of the peripherals, signal surges and other occurrences transported via the connection between the computer and external device. One of the intermediate elements within this transportation chain is the I/O port that effectively provides the connection between the computer hardware and peripheral. Modifying this element in order to achieve a higher level of security and robustness thus represents a comparatively simple path that will nonetheless increase the livespan and decrease reparation costs of computer hardware in the long run. Our project aimed at using optic couplers of the 6N137 to provide the security link desired. By using said elements together with separate currents for both sides concerned (side A: PC and side B the galvanically separated side), a complete galvanic isolation of both sides is established. The optic coupler technique has been applied to the two most popular I/O ports used with contemporary personal computers, namely the COM and LPT (or parallel) ports: the COM port as standard connection for a number of peripherals including computer mice and modems and the parallel port as standard I/O connection for printers. In both cases, the desired modification effects have been achieved while leaving the port performance unaffected; the user thus benefits from increased security while facing now drawbacks in the shape of performance reduction or similar. The project team is represented by Stanislaw Gesty & Robert Maj; the project has been undertaken at the Berufskolleg Krefeld-Uerdingen in the time between 2002/09/05 and 2003/01/20. The team members hope that the modifications made will prove worthwhile and that the participants in the following years will in turn successfully complete their projects.


Inhaltverzeichnis:

1. Warum Galvanische Trennung für die COM- und LPT-

Schnittstelle?

2. Technischer Aufbau der COM- Schnittstelle.

2.1 Bedeutung der einzelnen Signalleitungen.

2.2 Der Datenaustausch zwischen dem Computer und z.B. Modem erfolg auf „Handshake“ Basis.

3. Galvanische Trennung für die COM- Schnittstelle

4. Die Schaltungsbeschreibung

5. Stromversorgung für die COM- Platine mit Schaltplan

6. Verbindungskabel zwischen Netzteil und Platinen-steckgehäuse

6.1 Pinbelegung der Hartiengstecker

7. Platinensteckgehäuse

8. Verbindungskabel zwischen COM Platine und Frontpaneel Platine, Pinbelegung der Buchse

9. Technischer Aufbau der Frontpaneel Platine (Anzeigeplatine).

10. Technischer Augbau der Frontplatine

11. Datenübertragung mit Hilfe der LPT- Schnittstelle

11.1 Funktionsweise der parallelen Datenübertragung

11.2 Pinbelegung der LPT –Schnittstelle


12. Galvanische Trennung Für die LPT- Schnittstelle

13. Spannungsversorgung der Platinen zur galvanischen Trennung

14.

Labortischinstallation

1. Warum Galvanische Trennung für die COM- und

LPT- Schnittstelle?

In vielen verschiedenen PC Einsatzmöglichkeiten z.B. Meß-, Steuer- und Regeltechnik, besteht die Gefahr, dass man den Computer - genauer gesagt die Schnittstelle - durch unzulässigen Einsatz, Kurzschlüsse oder Anschluss an externe Geräte beschädigen kann. Um die Reparaturkosten und unnötigen Ärger zu vermeiden, ist es sinnvoll die galvanische Trennung einzusetzen. In unserem Projekt werden Optokoppler von Typ 6N137 als Trennstufe verwendet. Durch Einsatz von o.g. Elementen und separaten Spannungen für beiden Seiten (Seite A-PCs und Seite B- Galvanisch getrennte Seite) erreicht man eine vollkommende Galvanische Trennung zwischen PC und Peripheriegeräten.


2. Technischer Aufbau COM- Schnittstelle Im Gegensatz zur parallelen Schnittstelle sind erheblich weniger Leitungen notwendig, um Daten seriell zu übertragen. Das bedeutet, es werden nicht alle 8 Bit gleichzeitig auf 8 Leitungen, sondern nacheinander auf ein und derselben Leitung übertragen. Hauptvorteil der seriellen Übertragung ist die Entfernung von maximal 12-15 Metern über die Daten ohne zusätzliche Verstärker übertragen werden können. Heutzutage ist jeder Computer mit einer COM- Schnittstelle ausgestattet, welche bspw. für den Anschluss einer Maus oder eines Modem benutzt wird. Die übliche Bezeichnung dieser COM- Schnittstelle in Europa ist V24/V28. Der Standart RS232 (Recommended Standard) ist in Jahre 1962 durch die Firma Electronic Industries Association (EIA) eingeführt worden. Die Norm wurde eingeführt um die Zustände zwischen DTE und DCE zu normalisieren. Im Jahr 1969 hat die Firma EIA erneut einen verbesserten Standart von RS232C eingeführt, dieser Standart ist bis heute in vielen Bereichen in der Computertechnik wiederzufinden. Es existiert noch RS232D aus dem Jahre 1988, und RS232E aus dem Jahre 1990. Der Datentransfer erreicht eine Geschwindigkeit von ca. 11,5 KBit/s. Die Daten werden nacheinander auf einer Leitung nach einem bestimmten Protokoll zwischen PC und Peripherie ausgetaucht. Es bestehen zwei verschiedene Formen von Transmissionen: die Synchrone und Asynchrone Übertragung. Wie erwähnt arbeiten die üblichen seriellen Schnittstellen eines PC ausschließlich asynchron. Im Gegensatz zur parallelen Schnittstelle sind erheblich weniger Leitungen notwendig, um Daten seriell zu übertragen. Das bedeutet, es werden nicht alle 8 Bit gleichzeitig auf 8 Leitungen, sondern nacheinander auf ein und derselben Leitung übertragen. Die COM- Schnittstelle ist grundsätzlich für die bidirektionale Datenübertragung konstruiert. Man benötigt nur 9-Leitungen, in der einfachsten Form sogar nur drei. Die Spannungspegel bei der Übertragung liegen erheblich höher als bei der Parallelschnittstelle, im Bereich zwischen -12/+12 Volt. Die logische 1 entspricht dem Spannungswert von kleiner 3Volt und die logische Null größer +3Volt. Der Bereich zwischen -3Volt und +3Volt ist undefiniert und somit nicht zulässig. Die Übertragung zwischen Computer und bspw. dem Moden kann ohne zusätzlichen technischen Aufwand bis auf 30m erweitern werden, bei einer Geschwindigkeit von 115,2 KBit/s.


+3 Volt

-3 Volt

-15 Volt

+12 Volt

GNDunzulässiger Bereich

unzulässiger Bereich

zulässiger Bereichfür logische Null

zulässiger Bereichfür logische Null

Spannungspegel bei der RS232C


Draufsicht auf die 9-polige Buchse:

Pin: Bedeutung: Richtung: 1. DCD Ausgang 2. RxD Ausgang 3. TxD Eingang 4. DTR Eingang 5. GMD Signalerde 6. DSR Ausgang 7. RTS Eingang 8. CTS Ausgang 9. RI Ausgang

Draufsicht auf die 25-polige Buchse:


Erläuterung zur 25-poligen Schnittstelle:

2.1 Bedeutungen der einzelnen Signalleitungen.

Data lines (TxD and RxD):

Es gibt zwei Datenleitungen, die für den Datentransport zuständig sind: TxD (Transmitted Data) ist die Ausgangsleitung des Computers. Über diese Leitung werden die Daten seriell gesendet. RxD (Received Data) ist die Empfangsleitung des Computers. Über diese Leitung werden die Daten seriell empfangen.

Request To Send (RTS) -Sendeteil einschalten:

RTS ist ein Ausgangssignal, d.h. es wird ein Signal an das angeschlossene Gerät, in den meisten Fällen ein Modem, gesendet.

Pin. Bezeichnung. Richtung

1. Protective GND 2. TxD Ausgang 3. RxD Eingang 4. RTS Ausgang 5. CTS Eingang 6. DSR Eingang 7. Signal GND 8. CD Eingang 9. Nc 10. Nc 11. Nc 12. Nc 13. Nc 14. Nc 15. TC Ausgang 16. Nc 17. RC Eingang 18. Nc 19. Nc 20. DTR Ausgang 21. Nc 22. RI Eingang 23. Nc 24. Nc 25. Nc


Dieses Signal hat die Bedeutung eines Anfragesignals für zu sendende Daten.

Clear To Send (CTS) - Sender-Freigabe:

CTS ist ein Eingangssignal, d.h. es wird auf ein Signal des angeschlossenen Gerätes gewartet. Empfängt das angeschlossene Gerät das RTS-Signal und der Pin wurde für den Empfang freigeschaltet, wird ein Signal zurückgesendet. Dieses ist das CTS- Signal für den Ursprungs-Computer.

Data Terminal Ready (DTR) - DE-Einrichtung betriebsbereit:

DTR ist ein Ausgangssignal. Es wird also ein Signal an das angeschlossene Gerät gesendet. Dieses Signal zeigt die Bereitschaft zum senden von Daten.

Data Set Ready (DSR) –Betriebsbereitschaft:

DSR ist ein Eingangssignal. Es wird auf dieser Leitung auf ein Signal des angeschlossenen Gerätes gewartet. Wird ein DTR- Signal empfangen, wird ein Signal zurückgegeben. Dieses Signal wird vom Ursprungs-Computer als DSR-Signal empfangen.

Data Carrier Detect (DCD):

Dieses ist ein Eingangssignal. Es wird vom Modem zum Computer gesendet. Hierzu werden die Datenbits mit Hilfe einer Trägerwelle moduliert. Sobald ein "handshake" zwischen dem Computer und dem Modem stattgefunden hat, sendet das Modem eine Trägerwelle zu dem anderen Modem. Sobald hier die Trägerwelle erreicht wurde, wird ein DCD-Signal zum Computer gesendet.

Ring Indicator (RI) Ankommender Ruf.


2.2 Der Daten Austausch zwischen dem Computer

und z.B. Modem erfolg auf Handshake Basis.

Die folgende Beschreibung zeigt, wie der „Handshake“ funktioniert.

Sobald die physikalische Verbindung zwischen dem Computer und dem Modem hergestellt worden ist, werden beide Geräte eingeschaltet. Danach kann das DTR- Signal im "Ein-Status" festgestellt werden. Falls das Modem ein DTR- Signal empfängt und wenn es keine Störung hat, wird es reagieren und das DSR-Signal in den "Ein-Status" setzen. Ist der Computer bereit, Daten zu senden, schaltet er beim Empfang des DSR-Signals das RTS-Signal in den "Ein-Status". Empfängt das Modem das RTS-Signal, wird es mit dem "Ein-Status" für das CTS- Signal reagieren. Daraufhin signalisiert der Computer, dass er Bereit ist Daten zu senden, wodurch der „Handshake“ vollzogen ist.


3.0 Galvanische Trennung für die COM- Schnittstelle Schaltplan für drei Verbindungen:


Schema –Galvanische Trennung. Alle Leitungen.


4. Die Schaltungsbeschreibung Das Schaltbild (Abbildung 1) zeigt übersichtlich die einzelnen Baugruppen des Gerätes. Man erkennt an der vollen Beschaltung der E/A-Buchsen, dass tatsächlich alle Signalleitungen der RS232-Schnittstelle bedient werden. Die Signale gelangen über BU1 / BU2 an die Transistorstufen T1 bis T7, die jeweils die LED des zugehörigen Optokopplers ansteuern. Die Kollektor-Widerstände R 3/6/10/13/16/19 legen den Strom durch die jeweilige Sende-LED fest. Die RC-Kombination vor den Transistorstufen sorgt für steilere Signal-Flanken, um die geforderte hohe Datenrate erreichen zu können. Der Empfänger des Optokopplers steuert anschließend jeweils einen Schnittstellen- Leitungstreiber an, der die erforderlichen Signalpegel bereitstellt (12 V). Ergänzt wird die Schaltung durch ein Netzteil, das für jede Seite (PC- und Peripherieseite) getrennte Versorgungsspannungen bereitstellt (Abbildung 2). Während die 12V-Spannungen für den Betrieb der LED-Ansteuerstufe und des Schnittstellentreibers unstabilisiert zur Verfügung stehen, werden aus der jeweiligen +12V-Eingangsspannung mit einem 5V-Regler (IC 10/11) die +5 V für die IR-Empfänger der Optokoppler erzeugt. LED D 4 dient als Betriebs-Anzeige für das Gerät. 5. Stromversorgung für die COM- Platine mit

Schaltplan

Für die fehlerfreie Funktionalität der Platine ist eine Spannung von +12V/-12V und +5V nötig. Das Netzteil liefert Versorgungsspannung für jeder Seite der Platine (PC-Seite und Peripherieseite) 2 x +/-12V und 2 x +5V. Die 220V Spannung ist durch Einsatz von Print- Transformatoren (Transformator mit zwei getrennten Sekundärwicklungen)auf 2 x 9V/2 x 0.556mA transformiert. Die 12V Spannung (unstabilisiert) wird für die Schnittstellentreiber von Typ MC1488 benötigt sowie die 5V für IR( infrarot) Empfänger der Optokoppler. Stabilisierte 2 x 5V Spannungen werden aus der jeweilige 12V-Eigangsspannung durch Einsatz von Spannungsregler von Typ 78L05/1A erzeugt.


Netzteilschaltung. (Eagle)


6. Verbindungskabel zwischen Netzteil und Platinensteckgehäuse.

Um das Netzteil mit dem Platinensteckgehäuse zu verbinden ist ein 10- adriges Kabel mit Hartingstecker eingesetzt worden, wobei zwei Leitungen freigelassen wurden. 6.1 Pinbelegungen der Hartingstecker.

Pinbelegung Spannung Farbe PC Seite Peripherie Seite

1 +12V Braun x 2 -10V Blau x 3 +5V Rot x 4 GND Schwarz x 5 +10V Violett x 6 -12V Grün x 7 +5V Gelb x 8 GND Grau x 7. Platinensteckgehäuse In einem Gehäuse aus Hartglasgewebe und Aluminium sind alle drei Platinen für die galvanische Trennung (COM- Schnittstelle und LPT- Schnittstelle) angebracht. Das Gehäuse besteht aus jeweils einer oberen und unteren Abdeckplatte die aus Hartglasgewebe besteht und aus vier Aluminium Modulschienen. Für die Einschubfächer werden sechs Trageführungen aus Kunststoff verwendet. An der Rückwand des Gehäuses befinden sich drei 31-polige Anschlussbuchsen. Die untere ist mit der COM- Schnittstelle des PCs durch ein mehradriges Kabel verbunden, es werden aber nur 9 Adern verwendet. Die Pinbelegung der Buchse wird separat beschrieben und erläutert. Die zwei oberen Buchsen sind mit dem LPT Anschluss durch 25-polige Kabel an den PC angeschlossen. Alle 25 Leitungen der LPT Schnittstelle sind auf zwei Platinen aufgeteilt. Auf der oberen LPT-


Platine sind die Signalleitungen galvanisch getrennt und auf der unteren LPT- Platine die Datenleitungen. Die Eingänge bzw. Ausgänge müssen mit entsprechenden Spannungsquellen versorgt werden. Die Ausgänge der 3 Platinen in dem Gehäuse werden mit der Anzeigeplatine, die auf dem Frontpaneel montiert ist, mit Hilfe von zwei Verbindungskabel, eins für den LPT1-Port und eins für den COM- Port, verbunden. Die Verbindungskabel sind an die Steckleisten an dem Gehäuse angelötet und an der Platine, die am Frontpaneel montiert ist, mit einer 26-polige Buchse abgeschlossen.


8. Verbindungskabel zwischen COM- Platine und Frontpaneel Platine, Pinbelegung der Buchse

Signal: Farbe Pinbelegung (Platinesteckgehäuse)

Pinbelegung (Buchsenleiste 10-Polig)

DCD schwarz 7 1

RxD Braun 8 2

TxD Rot 3 3

DTR Orange 4 4

GND Gelb 13 5

DSR Blau 9 6

RTS Violett 6 7

CTS Grau 10 8

RI Weiss 11 9 9. Technischer Aufbau der Frontpaneel Platine

(Anzeigeplatine) Die Platine wurde für das schon bestehende Frontpaneel angefertigt und angepasst. Auf der Platine befinden sich 9 Dual LEDs (grün-rot) für die Signalleitungen der COM- Schnittstelle und 17 LEDs (rot) für die LPT- Schnittstelle. Neben den LEDs befinden sich auf der Platine, für COM sowie für LPT, Kontaktbohrungen für den Anschluss der 3mm Steckbuchsen, die sich auf dem Frontpaneel befinden. Durch die eingesetzten Dualdioden kann man die Signalpegel (Low oder High) verfolgen. Von der Platine sind ebenfalls Ausgangskabel angebracht, die dann auf dem Frontpaneel montiert werden. Auf der Rückseite der Anzeigeplatine befinden sich eine 10-Polige sowie eine 26-Polige Steckerleiste mit Auswurfhebel.


10. Technischer Aufbau der Frontpaneele Das Frontpaneel wurde so konstruiert, dass sich alle Ausgangssignale, sowohl die des LPT- Ports als auch die des COM- Portes, nicht nur durch LEDs anzeigen lassen, sondern auch mittels eines Messgerätes oder auch eines Oszilloskops messen lassen. Es wird sowohl ein Spannungsausgang für +12V, -12V als auch +5V sowie ein Masseanschluss zur Verfügung gestellt. ACHTUNG: Diese Anschlüsse dürfen mit max. 300mA belastet werden. Es wurden ebenfalls, für den COM- Port sowie für den LPT- Port, voll funktionsfähige Anschlüsse angebracht, an denen dann auch verschiedene Versuchsplatinen bzw. Peripheriegeräte angeschlossen werden können. 10. Datenübertragung mit Hilfe der LPT

-Schnittstelle Parallele Schnittstellen

Bei dieser Art der Schnittstellen werden die Daten in paralleler Form übertragen. Bei der Übertragung zu Ein-/Ausgabe-Einheiten repräsentieren die Daten meist alphanumerische Zeichen. Häufig reicht ein Zeichensatz von maximal 256 Zeichen aus. Zur eindeutigen Codierung eines Zeichens genügen somit 8 Bit. Deshalb werden meist auch 8 Datenleitungen und 2 Steuerleitungen zur bitparallelen Übertragung genutzt. Die Parallel Schnittstelle funktioniert auf bidirektionale Weise, das heißt man kann die Daten in beiden Richtungen übertragen.


11.1 Funktionsweise der parallelen Datenübertragung

Die Funktionsweise der parallelen Datenübertragung soll hier am Beispiel der Kommunikation mit einem Drucker erläutert werden. Als erstes wird das auszugebende Byte in das erste Register der parallelen Schnittstelle geschrieben. Dadurch liegen diese Signale auch über die Datenleitungen D0-D7 am Drucker an. Um dem Drucker mitzuteilen, dass ein Zeichen zur Ausgabe anliegt, wird die STROBE -Leitung auf '0' gesetzt. Allerdings muss das STROBE- Signal möglichst schnell wieder zurückgenommen werden, damit der Drucker das Zeichen nicht zweimal liest. Um dem Drucker genügend Zeit zu geben, das Zeichen von den Datenleitungen zu lesen, sollte das STROBE -Signal jedoch mindestens eine Mikrosekunde anliegen. Das ist keine besonders lange Zeitspanne, und so wird der Drucker, selbst mit Einlesen in einen internen Puffer, kaum mit dieser Übertragungsgeschwindigkeit mithalten können. Dazu setzt der Drucker das BUSY -Signal auf '1', welches durch seine negative Logik auf der Schnittstellenseite den Wert '0' annimmt. Dadurch verhindert der Drucker die Übertragung weiterer Zeichen. Gleichzeitig wird auch das ACKNOWLEDGE -Signal auf '0' gesetzt, welches der Schnittstelle wieder durch negative Logik anzeigt, dass der Drucker das letzte Zeichen angenommen hat. Auch der Drucker hat die Möglichkeit, über drei ihm zur Verfügung stehenden Leitungen, der Schnittstelle Informationen mitzuteilen: Die Leitung PE (Paper empty) zeigt der Schnittstelle an, dass dem Drucker Papier fehlt. Die SELECT -Leitung teilt der Schnittstelle mit, dass der Drucker in den "Off-Line"- Modus geschaltet wurde. Fehlermeldungen werden über die ERROR- Leitung übermittelt. Die Schnittstelle ihrerseits kann den Drucker über verschiedene Steuerleitungen beeinflussen: Über die SELECT-IN -Leitung kann der Drucker in den "Off- Line" -Modus ( log. '0') bzw. "On- Line" -Modus (log. '1') geschalten werden. Die AUTOFEED -Leitung zeigt dem Drucker an, ob er jedem CARRIGE-RETURN -Zeichen automatisch ein LINE-FEED hinterherschicken soll. Solange diese Leitung auf '1' ist, verfährt der Drucker so. Mit Hilfe der INIT -Leitung wird beim Drucker ein Reset erzeugt. Durch die negative Logik muss das entsprechende Bit nur kurzzeitig auf '0' gesetzt werden, damit der Drucker keinen endlosen Reset durchführt.


11.2 Pinbelegung der LPT -Schnittstelle

Anschlussbelegung der 25-poligen bidirektionalen parallelen Schnittstelle :


Pin Signal Richtung

1. Strobe Ausgang/Eingang 2. Data Bit 1 Ausgang/Eingang 3. Data Bit 2 Ausgang/Eingang 4. Data Bit 3 Ausgang/Eingang 5. Data Bit 4 Ausgang/Eingang 6. Data Bit 5 Ausgang/Eingang 7. Data Bit 6 Ausgang/Eingang 8. Data Bit 7 Ausgang/Eingang 9. Data Bit 8 Ausgang/Eingang 10. ACK Ausgang/Eingang 11. BUSY Ausgang/Eingang 12. PE Ausgang/Eingang 13. SLCT Ausgang/Eingang 14. Autofeed Ausgang/Eingang 15. Error Ausgang/Eingang 16. Imit Ausgang/Eingang 17. SLCT IN Ausgang/Eingang 18-25 GND


12. GALVANISCHE TRENNUNG durch Einsatz von Optokoppler zwischen PC und Peripheriegeräten bei bidirektionaler Kommunikationsart für die LPT -Schnittstelle Aufbau der bidirektionalen Trennstufe mit Optokoppler6N137

Als Potentialtrennungsglieder für die Datenübertragung werden Optokoppler in immer größerem Maße eingesetzt. Mitunter will man jedoch Signale auf derselben Leitung in beide Richtungen übertragen. Die unten abgebildete Schaltung ermöglicht dies auf einfach Weise: Im Ruhezustand werden die Ein- bzw. Ausgänge In1 und In2 über die Widerstände R1 und R2 auf logisch „1“ gesetzt. Dadurch wird der Ausgang von Tor a logisch „0“ und der Transistor im Optokoppler (OK1) sperrt. Die Eingänge des Invertierers d und des Tores f (offener Kontakt) liegen auf „1“, In2 bleibt unbeeinflusst. Setzt man In2 auf „0“ so entsteht am Ausgang von Tor e eine „1“ (Eingang 1 von Tor e liegt in Ruhezustand auf „1“). Der Transistor des Optokopplers (OK2) schaltet jetzt durch und setzt über den Invertierer b den Eingang 2 des Tores a auf „1“. Durch den Treiber c (offener Kollektor) werden In1 und zugleich Eingang 1 des Tores a auf „0“ gesetzt. Tor a blockiert den Optokoppler. Wird In 2 wieder „1“ so bleibt der Optokoppler unbeeinflusst, da an Tor a beide Eingänge den Zustand wechseln. Durch Differenzen in den Schaltzeiten des Invertierers b(d)


und des Treibers c (f) (abhängig von der Last an In1 bzw. In2) können beim Umschalten kurze Impulse entstehen. Optokoppler haben jedoch im Vergleich zu TTL- Bausteinen längere Verzögerungszeiten, so dass diese Signale nicht übertragen werden. Spannungsversorgung der Platinen zur galvanischen Trennung Die Platinen zur galvanischen Trennung der Daten- als auch Signalleitungen muss auf beiden Seiten, sowohl die des PCs als auch die der Peripherie, mit einer separaten Spannungsversorgung von min. 4,8 V – max. 4,9V versorgt werden. . Damit ist eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Die Spannungsfestigkeit spielt eine sehr wichtige Rolle, in dem Moment, wo der PC von high auf low schaltet. Die Stromaufnahme beträgt hierbei ca. 550 mA pro Seite. Ein Entwurf eines Schemas des Netzteils zur Spannungsversorgung liegt bei. Zeichnung Nr.: xx


Labortisch Installation Die Labortische werden vom Stromanschlusskasten mit Spannung über eine NYM-Leitung mit Querschnitt von 3x1,5mm² versorgt. Das Zuleitungskabel wird mit einer 5-poligen Kragen- Steckverbindungsklemme (-buchse) abgeschlosen. Die Tischinstallation wird über einem 30 mA Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter) geschützt und mit 6A Lasttrennschalter abgesichert, welche sich links auf dem Frontpanel befinden. Der Lasttrennschalter ist rechts neben dem FI-Schalter angeordnet. Vor dem FI-Schutzschalter befindet sich ein weiterer Abgang (siehe Zeichnung Nr ), für Dreifachsteckdosen, die sich an der Rückseite von den Tischen befinden. Die Funktion Nach dem Betätigen des Eintasters zieht das Schütz K1 an und durch den Kontakt 13;14 bleibt es in Selbsthaltung. Die Spannung, zur Versorgung der im Tisch befindlichen Netzgeräte, wird mit über das Schütz K1 verdrahtet, so dass erst im eingeschalteten Zustand die Spannung am Abgang anliegt. Bei Gefahr wird der Not-Aus-Taster betätigt, welcher dann die komplette Stromversorgung abschaltet. Ein Wiedererlangen der Spannung ist nur durch den Lehrer möglich, über einen Schalter im Hauptstromversorgungskasten vom Klassenzimmer. Im Tischaufbau befinden sich als Altbestand ein Netzgerät mit zwei getrennt regulierten Spannungsausgängen. Erweitert wurde der Tischaufbau um ein Platinensteckgehäuse, in diesem befindet sich eine Platine zur galvanischen Trennung von PC- schnittstellen und eine COM- Platine, welche durch ein seperates Netzteil versorgt wird. Auch dieses Netzteil befindet sich zusätzlich im Tischaufbau.

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