Kabeltest: einfach aber wichtig

Peter Reinhardt, Reinhardt Testsysteme, Diessen/Obermühlhausen

Der Einsatz steckbarer Kabelverbindungen in elektronischen Baugruppen hat den Vorteil, dass ein großer Teil der ansonsten notwendigen Klemm- und Lötarbeiten entfallen und somit die Montage, aber auch die eventuelle Reparatur des Endgeräts schneller erfolgen kann. Diese Verbindungen werden meist unabhängig von der Baugruppe und räumlich von ihr getrennt in Serie gefertigt, so dass der Hersteller dieser Komponenten keinen direkten Bezug zum eigentlichen Endgerät hat. Fehler, die bei der Fertigung dieser Kabel entstehen, können somit nicht sofort erkannt werden und haben später teilweise verheerende Auswirkungen. Solche Fehler mit einem Handmessgerät zu lokalisieren ist sehr zeitaufwändig und in der Serienproduktion nahezu unmöglich.

Hier schafft ein automatischer Kabeltester, wie der MCT-192, Abhilfe. Dieses Gerät bietet auf einem austauschbaren Steckerfeld 56 heutzutage übliche Steckverbinder, über die innerhalb weniger Sekunden ein Kabel mit maximal 192 Verbindungen getestet werden kann. Dieses Steckerfeld kann durch eine Lochrasterplatte, die auf ihrer Unterseite mit Verbindungssteckern zum eigentlichen Testsystem versehen ist, ersetzt werden. Auf diese Platte können dann auch individuelle Steckverbindungen montiert werden. Der Tester selbst ist sowohl mit einer RS-232-Schnittstelle, Software als auch mit einem Fehlersuch-Tastkopf ausgestattet. Die Programmierung des Geräts geschieht im Selbstlernverfahren. Dazu wird ein Referenzkabel an den Tester angeschlossen und danach die Lern-Taste betätigt. Anschließend scannt das Gerät alle Kabelverbindungen und kann anschließend für den Serientest eingesetzt werden. Der Lernvorgang dauert etwa fünf Sekunden.

Das eigentliche Testmodul ist 265 x 105 x 55 mm³ groß und ermöglicht es, den Kabeltester für die Großserienfertigung in Inline-Systemen einzusetzen. Damit kann der komplette Prüfprozess automatisiert werden, was die Hochgeschwindigkeitsprüfung von Leiterplatten, gestanzten Verdrahtungen und Kabeln ermöglicht. Dafür wird der Test über ein 5-V-Signal eingeleitet und nach der Prüfung über ein Ready-Signal eine Auswertung beziehungsweise ein Weitertransport des Kabels veranlasst. Das Gerät ist jedoch auch mobil einsetzbar, weil es in den meisten Fällen keinen externen Rechner benötigt und es wegen seiner mit 200 mA geringen Stromaufnahme mit einem Steckernetzteil betrieben werden kann. Wird der Kabeltester fünf Minuten nicht benutzt, schaltet er sich automatisch ab, ohne dass das erlernte Prüfprogramm verloren geht.

Zum Testen der Kabelfunktion wird ein Prüfstrom von 100 µA bei 5 V eingesetzt, der Grenzwert, der ein gutes Kabel von einem schlechten unterscheidet, liegt bei etwa 20 kq. Selbst bei maximal 192 zu testenden Verbindungen wird jeder einzelne Kanal gegen jeden anderen geprüft um zu verhindern, dass ein Fehler nicht erkannt wird. Durch dieses Verfahren werden sowohl Kurzschlüsse als auch Unterbrechungen sicher detektiert, durch den verwendeten Mikroprozessor kann der Test aller 192 Kanäle innerhalb einer Sekunde erfolgen.

Für die Fehlersuche verfügt das Gerät standardmäßig über eine Messspitze, mit der nach Ab-ziehen des Teststeckers das Kabel Pin für Pin abgesucht werden kann. Dabei identifiziert ein akustisches Signal die fehlerhaften Anschlüsse. Das hat den Vorteil, dass man den fehlerhaften Anschluss nicht erst über seine Nummer, sondern direkt angezeigt bekommt. Beim Einsatz eines PCs jedoch werden defekte Pins numerisch angezeigt, womit der Fehler später auch statistisch ausgewertet werden kann.

Über die RS-232-Schnittstelle, über die der Kabeltester mit Standard-PC-Systemen verbunden werden kann, lassen sich die automatisch generierten Testprogramme, die auch ohne Rechner lauffähig sind, im ASCII-Format abspeichern und Prüfberichte anzeigen. Die mitgelieferte Software erlaubt jedoch auch das Erstellen der Prüfprogramme am PC ohne Muster-Kabel, die Informationen dafür können aus einer Netz-/Verbindungsliste über einen Editor in den Rechner eingegeben wer-den. Bei Kabeln und Netzwerken, die bereits mit Kondensatoren versehen sind, kann die Ladezeit individuell für jeden Kanal eingestellt werden, um so auch Netzwerke, egal ob sie als Kabel, Platine oder Backplane konstruiert sind, zu prüfen.

Backplanes sind heute zu etwa 80 bis 90% mit 64- oder 96-poligen VG-Leisten bestückt, die in vielen Fällen durchgeschliffen sind. Es können aber auch individuelle Leitungsführungen vorliegen. Das Prüfen von Backplanes kann im einfachsten Fall auch ohne Computer erfolgen, setzt jedoch ein bekannt gutes Referenzboard voraus. Über zwei 64- beziehungsweise 96-polige Flachbandkabel, die auch für den Serientest eingesetzt werden können, werden die Verbindungen abwechselnd am Gut-Board erlernt und am zu testenden geprüft. So können die Backplanes Stecker für Stecker getestet werden. Eine solche Leiterplatte mit 20 Steckerleisten ist so in weniger als zehn Minuten in vollem Umfang testbar. Der wesentliche Teil dieser Testzeit entfällt dabei auf das manuelle Kontaktieren der Steckverbinder. Sollen jedoch höhere Stückzahlen getestet werden, empfiehlt es sich, den PC zu Hilfe zu nehmen, die verschiedenen Verbindungen zu lernen und auf dem Rechner zu speichern. Dazu muss einmalig ein bekannt gutes Referenzboard vorliegen, das beim späteren Serientest nicht mehr notwendig ist. Da das wiederholte Erlernen der Verbindungen und das dafür notwendige Umstecken entfällt, kann die Testzeit auf etwa die Hälfte reduziert werden. Sollte eine Backplane andere Stecker als VG-Leisten enthalten, müssen die Kabel zwischen dem Tester und der Backplanes entsprechend konfiguriert werden. Dann lassen sich auch Stromversorgungsstecker, die meistens anderer Bauart sind, genauso sicher testen wie der Rest der Backplanes.

Neben den genannten Messverfahren besteht auch die Möglichkeit, Baugruppen mit bis zu 192 Anschlusspunkten zu testen. Ein Beispiel dafür ist die Hybridfertigung, in der die Leiterbahnen per Siebdruck aufgedruckt und anschließend gesintert werden. Auch dieser Vorgang kann Fehler erzeugen und macht einen 100-%-igen Test vor dem Bestücken nötig. Durch den modularen Aufbau mit Adaptern ist dies auch mit dem Kabeltester möglich, auch hier kann von einem guten Prüfling gelernt, das Prüfprogramm im PC abgelegt und der Test vollautomatisch durchgeführt werden.