Projekt: USB-GPIB-Adapter

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Einleitung
Überlegungen zum Bau
Was dann wirklich geschah

Einleitung

Heutzutage hat jedes moderne Messgerät USB- und LAN-Anschluss. Früher hieß der Standard GPIB (IEEE-488). Die teuren Messgeräte von früher stehen heute im Amateurlabor. Da wäre es doch cool, sie über ihre etwas verstaubten GPIB-Interfaces ansteuern zu können.
Es gibt solche Adapter zu kaufen, aus meiner Sicht haben sie aber mindestens zwei Schwachpunkte:

Der Preis liegt bei etwa 150€ pro Stück. Mann kann aber viele Geräte mit GPIB-Kabeln zu einem einzigen GPIB-Bus zusammenschalten. Dann benötigt man nur einen einzigen Controller, und für jedes weitere Gerät ein GPIOB-Kabel für etwa 30€.
Die alten Messgeräte-Boliden sind deutlich tiefer gebaut als moderne Geräte. Meist stehen sie im Labor buchstäblich mit dem Rücken zur Wand. Ein in die Rückseite des Messgerätes eingesteckter GPIB-USB-Adapter darf nicht auch noch zusätzlich nach hinten herausragen, und sein Kabel darf nicht nach hinten herauskommen, sondern muss zur Seite herausgehen.

Überlegungen zum Bau

Aus Gewohnheit will ich einen PIC-Microcontroller einsetzen. Da GPIB mit einem Spannungspegel von 5V arbeitet, verwende ich einen nicht ganz frischen USB-PIC-Prozessor, den PIC18F2550, der mit 5V problemlos zurecht kommt.
Der Adapter soll direkt in den GPIB-Anschluss des Messgeräts gesteckt werden. Dadurch kann und muss er nur ein Gerät ansteuern.

Die Verbindung zum Messgerät stellt eine 24-polige Centronics-Buchse dar. Die gibt es mit Lötanschlüssen für Drähte, mit Printanschlüssen für Leiterplattenmontage und mit Schneidklemmanschluss zu Flachbandkabelmontage. Den platzsparendsten Aufbau verspricht dabei die Version mit Lötanschlüssen für Drähte. Zwischen den beiden Lötanschlussreichen ist etwa 3mm Platz. Da passen zwei zusammengelegt je 1,6mm dicke Platinen hinein, und erlauben eine mechanisch stabile Lötmontage der Leiterplatten mit der nicht dafür ausgelegten Buchse.
(Hinweis: Es gibt 24-polige Centronics-Buchsen mit ca. 1.6mm Abstand zwischen den beiden Lötanschlussleisten: Amphenol 57-40240. Vielleicht gibt es auch Stecker mit so geringen Abstand, die habe ich aber nicht gefunden.)

Seitlich ist eine platzsparende Mini-USB-B-Buchse vorgesehen. Die restlichen Bauteile sind überwiegend SMD-Bauteile.

Alle 5 Anschlüsse für die ICSP-Programmierschnittstelle müssen prinzipiell vorhanden sein. Das Gerät bekommt einen Bootloader, so dass der ICSP-Anschluss nur ein Mal benutzt werden wird, er muss also nicht einfach zu erreichen sein. Eine Kombination aus Pins der Centronics-Buchse und anderen Kontakten reicht aus.

Die Stromversorgung erfolgt über die USB-Schnittstelle.

Was dann wirklich geschah

Als die Platine für einen Prototypen zwar fertig, aber die gesamte Firmware zu zu schreiben war, fand ich im Web einen GPIB-USB-Adapter der sowohl von der Bauform wie auch vom Preis alles in den Schatten stellte, was ich bisher gesehen hatte.
Alles basiert auf einem Projekt, das bei GitHUB gehostet ist. (https://github.com/fenrir-naru/gpib-usbcdc/) Das stellt im Wesentlichen einen GPIB-USB-Adapter dar, der sich am PC als serielle Schnittstelle anmeldet, und den Befehlssatz der Prologix-Adapter versteht (http://prologix.biz/gpib-usb-controller.html). Damit ist die Kompatibilität zu allen PCs mit allen Betriebssystemen sichergestellt, und für die Bedienung kann man auf das Handbuch von Prologix zurückgreifen.

Der Clou ist allerdings die Bauform. Der gesamte Adapter findet in einem normalen GPIB-Stecker Platz, wie er ansonsten in hintereinander-steckbaren GPIB-Kabeln verwendet wird. Das ist noch einmal deutlich kleiner, als mein inzwischen überarbeiteter eigener Entwurf - wirklich praktisch!
Ich habe einen Adapter bei AliExpless für unter 32€ bestellt (GPIB zu USB /USB zu GPIB Stecker/GPIB umwandlung USB / GPIB-USBCDC kompatibel Prologix IEEE-488 Instrument Interface H021). Die versprochen Lieferzeit von 10 Tagen wurde eingehalten. Der Versender übernahm natürlich die Transportkosten aber auch die Verzollung.
Bei der Inbetriebnahme hilft dieses Video (https://www.youtube.com/watch?v=IHaDNVAOMYc)

Steckerfehler

Ich testete des Adapter zuerst an einem 6 1/2-stelligen Multimeter. Das funktionierte auch. Aber nach nur zwei Steckzyklen gab es dann keine Kommunikation mehr. Ein Blick auf den GPIB-Stecker des Adapters erklärte das dann leider.

Auf dem nebenstehenden Foto erkennt man, dass die Plastikführung eines Pins (mitten in der oberen Reihe) zerbrochen ist, und das Pin verbogen wurde. Das sorgte dann dafür, das das entsprechende Pin in der Buchse am Multimeter vollständig nach hinten verbogen wurde. Ich bin gerade dabei die GPIB-Buchse am Multimeter auszutauschen und hoffe das darüberhinaus nichts beschädigt ist.
Nun ja, sowas kann vielleicht passieren, es spricht aber nicht gerade für die Qualität des verwendeten Steckermaterials.

Interessanter ist beinahe noch ein Blick auf die untere Pin-Reihe. Hier befinden sich ALLE Pins außerhalb ihrer Pastikführungen. Ich kann mir nicht vorstellen, das sowas durch einfaches Stecken passieren kann. Es spricht eher für einen Montagefehler. Leider hatte ich mir den Stecker bei Lieferung nicht genau angeschaut.

Wie auch immer: Elektrisch funktioniert der Adapter. Wer ihn einsetzen will, sollte vor jedem Stecken einen genauen Blick auf den Stecker werfen. Schließlich sind Messgeräte mit GPIB nicht gerade von der billigen Art, und der Wechsel defekter Buchsen (oder sogar GPIB-Treiber) macht keinen Spaß.

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Autor: sprut
erstellt: 16.02.2019
letzte Änderung: 23.04.2022