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USB-Verbindungstester
Mit dem USB-Tester können sie Fehler an ihrem USB-Anschluss oder
Gerät finden.
Das Gerät zeigt an,
ob der Anschluss Spannung liefert und kann ein USB 1.1 und
2.0 Gerät simulieren.
Mit den am Gerät befindlichen Buchsen kann man auch genauer nachmessen,
welche Spannung und welcher Strom fließt.
PS: Der Tester hat keine eigene Stromversorgung,
weil jeder aktive USB-Hub an seinen Ausgängen
5VDC/0,5A liefert.
Bedienung
Bedienelemente
Links befindet sich der Anschluss zum Host Gerät
(männlicher USB-Stecker).
Rechts ist der Anschluss zum Gastgerät (weiblicher USB-Stecker).
Die rote LED zeigt an, ob Spannung am Eingang anliegt.
Der silberne 3-Stellen-Schalter K1 (rechts neben der LED)
schaltet zwischen USB-Version 1.1,
USB-Version 2.0 und
keine Gerätesimulation um.
Der rote 2-Stellen-Schalter K2 verbindet die Betriebsspannung
vom Eingang mit dem Ausgang.
Die rote Buchse ist mit der Betriebsspannung des Eingangs,
die gelbe Buchse ist mit der Betriebsspannung des Ausgangs
und
die schwarze Buchse ist mit der gemeinsamen Masse
verbunden.
Vorgehensweise
Hinweis:
Der silberne Schalter K1 sollte bei allen Anwendungen zuerst
in der Mittelstellung sein und
der rote Schalter K2 auf aus.
Ermitteln, ob am Host Gerät Spannung anliegt.
Wenn man den Eingang an das Host Gerät anschließt und sie
genügend Spannung liefert, leuchtet die rote LED.
Die anliegende Spannung kann man in dieser Konfiguration auch
zwischen den Buchsen rot und
schwarz messen.
Den Strom des Gastgerätes messen.
Sofern eine Spannung anliegt, ist es auch möglich,
den Stromverbrauch des Gastgerätes zu ermitteln.
Als Gastgerät ist das am Tester angeschlossene Gerät gemeint.
Um den Strom zu messen,
verwendet man die Buchsen rot und gelb.
Die rote Buchse ist der Eingang der Stromversorgung und
die gelbe Buchse der Ausgang der Stromversorgung.
Der rote Kippschalter verbindet,
oder trennt die rote und gelbe Buchse.
Zur Messung des Stromes sollte der rote Kippschalter auf
aus gestellt sein.
USB-Gerät simulieren.
Der silberne Schalter K1 stellt die USB Simulation ein.
In der Stellung 2.0 verbindet es die Betriebsspannung über ein
1,5K Widerstand mit dem D+ Leiter.
Damit simuliert es ein USB 2.0 Gerät.
In der Stellung 1.1 verbindet es auf gleiche Weise den
D- Leiter
und simuliert ein USB 1.1 Gerät.
In der Mittelstellung ist die Simulation ausgeschaltet.
Windows hat keine eingebaute Fähigkeit die Art des Gerätes
zu erkennen.
Nur das es da ist.
Unter Linux kann man mit dem Befehl
watch 'dmesg | tail'
die Art des Gerätes problemlos ermitteln.
Anschluss eines Gastgerätes.
Wenn ein Gastgerät an den Ausgang angeschlossen wird und
der rote Schalter K2 auf ein steht,
wird das Gastgerät direkt mit dem Hostgerät verbunden.
Wenn der rote Schalter K2 aus ist,
kann man mit einem Ampere-Meter,
welches an den Buchsen rot und
gelb angeschlossen ist,
sehen,
welcher Strom vom Gastgerät aufgenommen wird.
Alternativ kann man auch die Spannung vom Gastgerät ermitteln,
wenn es eine eigene Stromversorgung hat.
Zum Beispiel ein aktiver USB-Hub.
Dazu muss der rote Schalter K2 auf aus sein.
Die Spannung kann man nun über die Buchsen gelb und
schwarz messen und
muss unter 5,25V sein.
Versuchsaufbau
Es wurde ein Versuchsaufbau gemacht, siehe Abb. 2a.
Dabei wurden zwei USB-Sticks und
ein USB-Floppy-Laufwerk zur Messung angeschlossen.
Die Spannung blieb bei normativen 5V.
Es wurde ein 512 MByte USB-Stick gemessen.
Dieses Gerät wies allerdings technische Fehler auf:
Strom im Ruhezustand: 46-51mA
Strom bei Zugriff auf den Datenträger: ~90mA
Ein weiterer USB-Stick wurde gemessen:
Strom im Ruhezustand: 30 mA
Strom bei Zugriff auf den Datenträger: 49mA
Das USB-Floppy-Laufwerk wurde gemessen:
Strom im Ruhezustand: 10mA
Strom bei Zugriff auf den Datenträger: 180-250mA
Schaltplan
IN OUT
Buchsen
rt Sicherung rt gb rt
Vcc o-------o \_/o------o-------o------o o-----o Vcc
| | | T Ein/Aus
.-. .-. | --- |
gn 330 Ohm | | | |1K5 o-o o-o gn
D+ o------------------|-|-----|-|---o-------------o D+
'-' '-' o
| 'o---- 3 Stellen
ws | o Umschalter ws
D- o-------------------|------------o-------------o D-
LED V ->
rt -
sw | sw sw
GND o-------------------o--------------o-----------o GND
Buchse
Test der Funktion,
d.h. Windows oder ... würde nach einem neuen Treiber für das
Gerät fragen,
wenn
USB v1.1 mit Low-, bzw. Full-Speed:
Vcc über 1,5kOhm an D- oder
USB v2.0 mit High-Speed: Vcc über 1,5kOhm an
D+
verbunden ist!
Anzeige der Betriebsspannung durch eine LED.
Betriebsspannung des USB-Eingangs vom Typ B auf zwei Messpunkte
führen.
Ebenso den positiven Betriebsspannungskontakt des USB-Ausgangs.
Dadurch besteht die Möglichkeit,
den Stromfluss zwischen Eingang und Ausgang zu messen,
um so den Verbrauch des angeschlossenen USB-Gerätes zu ermitteln.
Dokumentation des Schaltungsaufbaus, der Handhabung und der Funktion.
PS:
Auf eine Notstromversorgung 5V/500mA wird verzichtet,
da bereits viele preiswerte USB-Hub's mit integrierter Stromversorgung
auf dem Markt sind.
Voraussetzung:
Grundkenntnisse der Elektronik
(Widerstand, Kondensator, Spule, Diode, Transistor) und
des Schaltplanentwurfs auf Papier;