Adapter RJ50/USB für Kabeltester

Reinhard Weiß - Bauprojekte

Adapter RJ50/USB an LAN-Kabeltester, Projekt 01/2015

Bei den typischen LAN-Kabeltestern werden zur Kontaktierung des Testkabels RJ45-Buchsen benutzt, manchmal auch zusätzlich RJ12-Buchsen (Telefonkabel). Das Gerät möchte man aber vielleicht auch für andere Kabel benutzen, etwa für USB (Typ A, B und mini/micro-B) oder auch RJ50 (10-polig, etwa für APC USV). Eine Besonderheit stellen USB-Verlängerungskabel mit mini-B Stecker und Kupplung dar, weil es solche Kabel in 4- und 5-adriger Ausführung gibt (obwohl die Steckerteile selber immer 5-polig sind). Die 5-polig beschalteten werden gebraucht etwa für mein Y-Kabel zur DVR-Camera GS9000 oder bei USB On-The-Go (OTG). In den Produktbeschreibungen der Anbieter wird das meistens nicht klar unterschieden. Um solche Kabel testen zu können, habe ich mir einen Adapter gebaut, den man vor den Master- und den Remote-Tester zur Anpassung schaltet. Zur Verbindung dienen kurze RJ45-Patchkabel.

Den aufgebaute Adapter zeigt das nebenstehende Bild, wobei die Kabel zu Master- und Remote-Tester von der rechten Seite weg gehen, links ist ein RJ50 Flachkabel zum Test angeschlossen. Der rote Knopf hinter der RJ50-Buchse ist eine Drucktaste zur Umschaltung der Adern.

Eigenschaften des Adapters 01/2015

passend für alle Tester mit RJ45 (8p8c)-Anschlüssen
Anschluss zum Tester über RJ45-Patchkabel (CAT.6a, d.h. mit Schirm)
Testkabelanschluss über Buchse RJ50 (10p10c), 10-polig, geschirmt
Testkabelanschluss über Buchse USB Typ A
Testkabelanschluss über Buchse USB Typ mini-B
Testkabelanschluss mit weiteren USB-Steckverbindern über Adapterstecker möglich
die USB-Buchsen können gemischt verwendet werden, um etwa Kabel mit USB Typ A an USB Typ mini-B zu testen
insbesondere geeignet, um Verlängerungskabel mit USB mini-B auf 4 oder 5 Adern testen zu können
Testmöglichkeit auf Durchgang, Zuordnung (Reihenfolge) und Kurzschluss
zum weitergehenden Test sind alle 8 Leitungen + Schirm zum Tester unterbrechbar
sofern der Tester auch die Abschirmung prüft, wird sie beim Adapter auch durchgeschleift
optimal geeignet als Kabeltester dafür ist das Gerät NS-468AT (North) bei Pollin
jeder Adapter ist in eine Halbschale eines Gehäuses Strapubox 2744 eingebaut (ca. 70x40 mm)
Layout der Platine (ca. 64x34 mm) in SprintLayout erstellt
alternative Kontaktierung über direkt eingelötete Kabel statt der Buchsen USB-mini-B und RJ45 möglich
alternative Bestückung der Leiterplatte möglich zur Verwendung als BreakOut-Box für RJ45-Verbindungen, wenn die RJ50-Buchse gegen eine RJ45-Buchse ausgetauscht wird (die USB-Buchsen entfallen)

Die Brückenreihe neben der RJ50-Buchse dient zur testweisen Unterbrechung der 8 Adern zum Tester. Der Schirm für diese Buchse kann mit der davor befindlichen Einzelbrücke testweise aufgetrennt werden. Zur alternativen Kontaktierung von Kabelstücken direkt ohne Verwendung der Buchsen dienen zusätzliche Lötpunkte bei X14 (für USB-mini-B-Buchse) und X13/X15 (für RJ45). Die rote Taste oben links dient zum Umschalten der Adern (siehe Text unten).

Die Schaltung

Das Bild links zeigt die Schaltung des Adapters (zum Vergrößern klicken). Rechts ist die RJ45-Buchse zum Kabeltester dargestellt, links die RJ50-Buchse für das zu testende 10-polige Kabel. Oben links und unten links sind die Buchsen für USB-mini-B bzw. USB-A. Da der Kabeltester nur 8 Signalleitungen und Schirm testen kann, werden zum Prüfen eines 10-adrigen Kabels 2 Leitungen durch einen Umschalter wechselweise an den Tester geschaltet (Ader 2, 3 bzw. 1, 10). Die Durchgangsmessung erfolgt dann in 2 Schritten, in beiden Stellungen des Schalters. So werden im ersten Schritt (Schalter gedrückt, wie gezeichnet) die Adern 2 bis 9 gemessen und am Kabeltester mit LED1 bis LED8 angezeigt, nach Umschaltung (Schalter gelöst) die Adern 1, 10 und 4 bis 9 als LED1 bis LED8. Der Schirm wird immer mit der Anzeige LED G markiert.

Über das Brückenfeld X4-X12 können einzelne Adern (und der Schirm) eines Kabels an der RJ50-Buchse unterbrochen werden, etwa um die Funktion des Testers zu überprüfen. Wie schon in meiner Beschreibung zu Kabeltestern erläutert, gibt es Kabeltester, bei denen parallel zu den LED antiparallel geschaltete Dioden ("Invers-Dioden") fehlen (sowohl im Master als auch im Remote erforderlich). Das hat zur Folge, dass nicht alle beliebig konfigurierten Kabel mit dem Kabeltester eindeutig getestet werden können, weil der "Rückstrom" vom Remote zum Master bei bestimmten Belegungen nicht fließen kann. Ob diese Dioden vorhanden sind, lässt sich elektrisch prüfen, indem man bei Ansteuerung eines beliebigen Kanals über den Master in allen nicht aktivierten Adern den Strom durch die Brücken misst. Um alle Adern/Kanäle zu testen, verwendet man am besten ein 10-poliges Testkabel mit Schirm (bei einem ungeschirmten Kabel verbindet man die Schirme der Buchsen direkt mit Krokodilklemmen). Bei fehlender Diode (im Master oder Remote) fließt nur ein geringer LED-Sperrstrom, anderenfalls ist der Strom deutlich höher (beim NS-468AT etwa 1 mA, beim aktivierten Kanal sind es um 9 mA). Um die zuvor aktivierte Ader auch zu prüfen, muss man die Messung für diese Ader wiederholen, indem man einen anderen Kanal anwählt.

Die Lötpunkte X13/X14/X15 dienen als Kontaktierungshilfe für direkt einlötbare Kabel als Alternative zu den Buchsen X16 (RJ45), X1 (USB-mini) und X3 (USB-A). Die Brücke X17 wird nicht verwendet und liegt fest auf Position a.

Verwendung

Die Tests auf Durchgang, Zuordnung und Kurzschluss sind entsprechend der Funktion des Kabeltesters (bestehend aus Master und Remote) so zu interpretieren:

Durchgang: wenn LEDx am Master und LEDx am Remote ein sind (beide LEDx aus = kein Durchgang)
Zuordnung: ok, wenn LEDx Remote = LEDx Master (Reihenfolge)
Kurzschluss: wenn nur LEDx Master ein, keine LED an Remote (außer bei RJ50-Test 3)
insgesamt ist ein USB-Kabel fehlerfrei, wenn jeweils die zugehörige LED bei Master und Remote aufleuchtet
insgesamt ist ein RJ50-Kabel fehlerfrei, wenn bei Test 1 und 2 (siehe unten) jeweils die zugehörige LED bei Master und Remote aufleuchtet, und bei Test 3 im Schritt LED1 und LED2 keine LED an Remote leuchtet
bei Kabeln, wo die Belegung an beiden Enden nicht gleich ist (CrossOver, USB-mini-B auf USB-A), leuchten entsprechend andere LED zwischen Master und Remote

Zum vollständigen Test eines 10-poligen Kabels (RJ50) sind 3 Testläufe erforderlich.

Im 1. Testlauf wird beim Master- und Remote-Adapter die Taste gedrückt ("ein") und damit die Adern 2-9 und Schirm zum Tester geschaltet und durchgeprüft (LED1-8, G).
Im 2. Testlauf wird beim Master- und Remote-Adapter die Taste gelöst ("aus"), womit die beiden Adern 2 und 3 mit den noch nicht getesteten Adern 1 und 10 vertauscht werden. Damit werden die Adern 1, 4-10 und Schirm durchgemessen (LED1 = Ader 1, LED2 = Ader 10, LED3-8 = Ader 4-9).
Da die Adern 1 und 10 auf diese Weise noch nicht auf Kurzschluss zu 2 und 3 getestet werden konnten, erfolgt eine 3. Messung. Hierzu bleibt am Master-Adapter die Taste gelöst ("aus"), während sie am Remote-Adapter gedrückt wird ("ein"). Nun wird mit dem Master zunächst der Kanal 1 (LED1) eingeschaltet. Da ohne Kurzschluss in diesem Zustand die LED am Master nicht leuchten, muss man die Position dadurch wählen, dass man am Master kurz die Taste eindrückt, die Position LED1 bzw. LED2 wählt und dann die Taste wieder ausrastet. Kein Kurzschluss Ader 1 gegen 2 oder 3 liegt dann vor, wenn weder LED1 noch LED2 am Remote eingeschaltet sind. Dann schaltet man am Master auf Kanal 2 (LED2) weiter. Nun liegt bei Ader 10 kein Kurzschluss gegen Ader 2 oder 3 vor, wenn weder LED1 noch LED2 am Remote eingeschaltet sind. Bei einem Kurzschluss würden auch LED1 bzw. LED2 am Master ein sein. Weitere Test sind nicht notwendig, da alle Kombinationen bereits getestet wurden.

Da man für den 3. Testlauf den Kanal 1 und 2 statisch einschalten muss, um in Ruhe und eindeutig die LED am Remote beobachten zu können, ist ein Kabeltester hilfreich, der neben dem automatischen Durchlauf auch Einzelschritte erlaubt, wie das beim Pollin-Gerät der Fall ist.

Beim Test der USB-Kabel hat die Drucktaste keine Funktion. Bei der Buchse Typ A werden nur die Adern/LED 1 bis 4 und Schirm benutzt, bei der Buchse mini-B die Adern/LED 1 bis 5 und Schirm. Wenn ein Kabel mit Stecker Typ A an einem Ende (an Remote) und Typ mini-B am anderen Ende (an Master) getestet wird, ist zu beachten, dass im Schritt Master LED4 weder diese noch die LED4 bei Remote leuchtet (d.h. "keine Verbindung"), weil Ader 4 am Stecker mini-B (Signal ID) nicht zum Stecker A durchgeleitet wird. Erst bei Schritt Master LED5 (GND) wird diese und bei Remote die LED4 (GND) an gehen, weil solch ein Kabel so verdrahtet ist.

Um ein Verlängerungskabel USB-mini-B (also Stecker und Kupplung) testen zu können, muss eine Buchse USB-mini-B (am Master oder Remote) einen Adapter auf einen Stecker dieses Typ haben, um die Kupplung anstecken zu können. Entweder besorgt man sich dazu ein passendes Kabelstück mit 2 Steckern USB-mini-B ("OTG") oder man lötet es sich aus 2 einzelnen Steckern selber zusammen. Bei den Steckern muss man aufpassen, solche mit wirklich allen 5 Kontakten der Signaladern zu bekommen, denn bei manchen Steckern ist Ader 4 (ID) nicht herausgeführt.

Leiterplatte, Nachbau

Die einlagige Leiterplatte ist in SprintLayout entworfen, die ich als spl7-Datei zur Verfügung stellen kann. Es sind einige Bestückungs-Alternativen möglich, indem etwa für die Verbindung zum Tester statt der RJ45-Buchse (X16) ein Kabelstück direkt eingelötet werden kann, wofür extra vergrößerte Löcher vorgesehen sind (X13/X15). Ebenso kann bei der USB-mini-B-Buchse (X1) ein Kabelstück bei X14 eingelötet werden, wenn man etwa einen USB-mini-B-Stecker benötigt, um USB-mini-B-Verlängerungskabel (Stecker/Kupplung) testen zu können und kein passender Adapter verfügbar ist. Die Kabel können in der Mitte der Platine an der beschrifteten Stelle mechanisch fixiert werden (inkl. Schirmanschluss).

Die Brücken Br1-3 in der Nähe von X1 bzw. X3 sind Verdrahtungsbrücken aus Schaltdraht. Die Brücke X17 bei X3 besteht ebenfalls aus Schaltdraht und ist auf Position a gesetzt.

Spezielle Bauteile

Die Drucktaste SW1 ist in dieser Bauform nur schwierig zu beschaffen (über eBay Verkäufer sellerbible, derzeit Artikel Nr. 291565637775), im Lötraster (ca.) 3,2x3,2 mm. Alternativ dazu kann auch ein Miniatur Kippschalter liegend eingebaut werden, der mit einem Drahtbügel über den Gewindeflansch befestigt werden kann und dessen Kontakte über Drahtbrücken eingelötet werden (wie im Bestückungsdruck angedeutet). Ein geeigneter Kippschalter ist SMTS-202 DPDT, ca. 8 mm breit (Maß kontrollieren), angeboten bei Amazon unter ASIN B00OK8F1T8, oder ähnliche bei eBay, etwa Artikel 121722582794, 321482834441, 292079139063.
Bei der USB-mini-B-Buchse ist darauf zu achten, dass die Beinchen lang genug sind, dass sie durch die Leiterplatte ragen. Leider gibt es viele, bei denen die Anschlüsse so kurz sind, dass sie bei nicht durchkontaktierten Löchern zu kurz zum Verlöten sind (etwa 1,8 mm). Längere gibt es von Würth, z.B. bei Völkner V661591 bzw. Conrad 1088421, mit 2,6 mm, die aber 4 Laschen haben. Da müsste man die hinteren abschneiden. Ein Kompromiss sind Pollin 451 530 mit 2,0 mm.
Die RJ50-Buchse ist auch nicht so leicht zu beschaffen. Hier habe ich eine Ausführung gewählt, die ca. 21,6 mm Gehäuselänge hat. Die gibt es von Stewart als SS-641010S-A-NF oder SS64100-042F. Letztere gibt es bei Völkner unter D13158 bzw. Conrad 745426. Mit nur 18 mm Gehäuselänge gibt es auch den Typ SS64100-014F bei Völkner D13204 bzw. Conrad 745397 oder viele andere bei eBay. Bei der kurzen Bauweise ragt die Buchse nicht über die Gehäusewand hinaus.
Bei der RJ45-Buchse ist die Auswahl größer. Auch hier habe ich eine Länge von ca. 21,4 mm vorgesehen. Die gibt es bei Reichelt als MEBP 8-8G oder bei Völkner D98908 bzw. Conrad 716196.
Beim Gehäuse kann man sich viel Arbeit sparen, wenn man die Platinen einfach auf die untere bzw. obere Halbschale des Gehäuses Strapubox 2744 schraubt, wie im Eingangsbild zu sehen. Bei der Unterschale sind dazu 5 mm Abstandsröllchen unterzulegen. In dieser offenen Bauweise benötigt man dann keine Ausschnitte für die Buchsen.

(Entwicklungsstand 05.02.2018)

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