an Bruno
 

 

 

PC-Parallelport-Interface

Dieses Kapitel beschreibt den PC-Parallelport, seine (Hardware-) Eigenschaften und über die Möglichkeiten, ihn als Interface für Steuer- und Regelzwecke zu verwenden. Alle Angaben erfolgen nach bestem Wissen, aber ohne jede Garantie. Die Nutzung dieser Informationen erfolgt auf eigenes Risiko, für eventuell auftretende Schäden kann ich keine Haftung übernehmen.

Vorsichtsmaßnahmen
Beim Anschluß von Geräten und Bauteilen ist zu beachten, dass der Parallelport in TTL-Technik ausgeführt ist. Er ist daher nicht kurzschlußfest. Die verwendeten Aus- und Eingänge müssen strombegrenzt werden (maximal 10 mA) und dürfen keine höheren Spannungen als +5V erhalten. Negative Spannungen sind überhaupt nicht zulässig (jeweils auf die Port-Masse bezogen).

Es ist sinnvoll, bei Experimenten mit dem Parallelport nicht den Portanschluß des Motherboards, sondern eine billige ISA-Karte mit einer einzelnen Parallelschnittstelle zu verwenden. Selbst handelsübliche PCI-Karten mit z. B. zwei seriellen und einer parallelen Schnittstelle sind wesentlich billiger als ein neues Motherboard, wenn einmal etwas schiefgehen sollte. Bei einer Steckkarte beschränkt sich der Schaden normalerweise nur auf die Karte selbst.

Es muß nämlich bedacht werden, dass bei modernen Motherboards alle I/O-Funktionen in einem einzelnen Chip vereinigt sind. Wenn also der Parallelport etwa durch Kurzschluß beschädigt wird, sind höchstwahrscheinlich auch die beiden seriellen Schnittstellen und der Floppy-Controller defekt, der Computer ist dann nicht mehr bootfähig! Wenn das Motherboard noch alte ISA-Steckplätze hat, kann es vielleicht noch durch eine Controller-Karte mit Floppy-Anschluß gerettet werden, neuere Boards ohne ISA-Plätze sind dann nur mehr Schrott.

Es wäre daher empfehlenswert, folgende Vorsichtsmaßnahmen einzuhalten:

 

 

 

 

 

 

 

Anschluß von Geräten/Bauteilen nur bei abgeschaltetem Computer

KEINE Fremdspannung an Porteingänge anlegen. Zur Eingangspegeländerung nur die herausgeführte Masse (Pin 18-25) verwenden.

Keinesfalls Portanschlüsse untereinander verbinden - Kurzschlußgefahr.

Die Strombelastung der einzelnen Leitungen auf maximal 8  mA begrenzen.

An Portausgängen nur TTL-kompatible Logik mit Betriebsspannung von +5V verwenden.



Steckerbelegung
Der PC-Parallelport ist als 25-polige Sub-D-Buchse nach außen geführt. Die Nummerierung der Anschlüsse und die Steckerbelegung sieht folgendermaßen aus (Ansicht auf die Buchse):

Steckerbelegung

Nr.

Leitung

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18-25

Strobe

D0

D1

D2

D3

D4

D5

D6

D7

ACK

Busy

PE

Select

Autofeed

Error

Init

SlctIn

Masse




Anschluß einfacher Bauelemente        Achtung  !!!!!     dies tun Sie auf eigene Gefahr  !!!!
Für einfache Steuerungen genügt z. B. der Anschluß von Relais, Logik-Gatter (C-MOS oder TTL) oder Optokoppler als Ausgangselement. Für die Übermittlung von Zustandsänderungen an Port-Eingänge können einfache Schalter oder Logik-Gatter mit Open-Collector-Ausgang eingesetzt werden.

Störsicherheit
Um einen störsicheren Betrieb zu gewährleisten, sollten angeschlossene Leitungen nicht länger als drei Meter sein. Die Verwendung von abgeschirmten Leitungen ist dabei sehr zu empfehlen, der Schirm des Kabels wird dabei an die Masse angeschlossen.

Verwendung der Port-Ausgänge
Wie kann ich also z.B. ein Relais anschließen? Der benötigte Strom für ein Relais ist normalerweise größer als die zugelassenen 10 mA, man muß also das Relais mit Fremdspannung versorgen und das Signal des Ports über eine Treiberstufe abnehmen. Im einfachsten Fall genügt dazu ein Transistor und ein Widerstand nach  Bild1.

Logikeingänge können normalerweise direkt an den Portausgang angeschlossen werden, man muß aber hier Typen verwenden, die TTL-kompatibel sind. Beispiel: alle 74... Typen, auch die 74HC.. und 74HCT.. C-MOS-Reihe. Die Betriebsspannung der C-MOS-Logikbausteine muß dabei aber +5V betragen! Beispiel:    Bild2.

Zur Verwendung der Ausgänge muß noch erwähnt werden, dass es meiner Erfahrung nach verschiedene Portausführungen gibt, die sich durch die eingebauten Pull-Up-Widerstände unterscheiden. Bei moderneren Parallelports werden alle Aus- und Eingänge durch relativ niederohmige Pull-Up-Widerstände auf +5V gehalten, wenn der Ausgang (z.B. D0..D7) auf High ist. Bei älteren ISA-Steckkarten habe ich jedoch auch schon den Fall gehabt, dass diese Ausgänge im High-Zustand hochohmig sind, es waren also keine Pull-Up-Widerstände vorhanden.

Wenn ich an so einen Port also einen NPN-Transistor mit Emitter an Masse anschließen will (über Vorwiderstand natürlich), so kann das nicht funktionieren. In diesem Fall wäre eine Schaltung nach Bild 3 eine mögliche Lösung, oder man verwendet gleich ein TTL-Logikgatter als Treiber.

Eine andere Möglichkeit, sehr große Lasten direkt mit den Port-Ausgängen zu schalten, wären z. B. Optokoppler mit Triac-Ausgang. Damit können auch große 230V-Verbraucher direkt vom Computer aus geschaltet werden. Bei größeren Leistungen des Verbrauchers muß der Triac natürlich für den Strom ausgelegt sein und auf ein Kühlblech montiert werden.

Ein Beispiel ist in Bild 4 zu sehen, der dabei verwendete MOC 3041 ist ein Optokoppler mit Triac-Ausgang und Nulldurchgangsschaltung. Störungen, die beim Ein- oder Ausschalten der Netzspannung entstehen können, werden weitgehend vermieden, weil die Netzspannung nur im Nulldurchgang geschaltet wird. Wenn der Portausgang hochohmig bei High ist, muß die Schaltung ähnlich wie in Bild 3 erweitert werden, am einfachsten mit einem Pull-Up-Widerstand von z. B. 4k7 direkt vom Portausgang nach +5V.

Bitte bauen sie Schaltungen für das 230V-Netz nur dann auf, wenn sie auch entsprechende Erfahrung haben! Netzspannung kann tödlich sein!

 

Verwendung der Port-Eingänge
Um zu vermeiden, dass der Port beim Betrieb als Eingang zerstört wird, kann man die Beschaltung der verwendeten Eingänge als einfachste Lösung mit einem gewöhnlichen Schalter oder Taster ausführen, der den jeweiligen Eingang auf Masse legt, wie in Bild 5 gezeigt. Zerstörung durch Fremdspannung ist damit ausgeschlossen.

Der direkte Anschluß von Logik-Ausgängen an bidirektionale Port-Eingänge, wie z.B. den Steuerleitungen, ist normalerweise nicht machbar, weil es hier leicht zu zerstörerischen Kurzschlüssen kommen kann. Wenn etwa z.B. ein C-MOS-Gatter am Ausgang High ist, also positive Versorgungsspannung am Ausgang anliegt und gleichzeitig der bidirektionale Portanschluß (z.B. Autofeed etc.) auf Low, also Masse liegt, kommt es zu einem zerstörerischen Kurzschluß. In diesem Fall ist der Ausgangsstrom sowohl des Gatters als auch des Ports nicht begrenzt.

Wenn also eine externe Logikschaltung Eingänge verwendet, die vom PC aus auf Low gesetzt werden können, ist dies sinnvollerweise mit einer Schaltung nach Bild 6 realisierbar, oder man verwendet gleich Logikgatter mit Open-Collector-Ausgängen, die dann entweder auf Massepotential oder hochohmig sind.

Bild 1:
Relais-Anschluß

 

 


Bild 2:
Anschluß von TTL-Logik
an einen Port-Ausgang



Bild 3:
Relais-Anschluß bei
einem Port ohne Pull-Up
(Ausgang hochohmig bei High)


Bild 4:
Triac-Anschluß mit
Optokoppler

Achtung!!!!

Netzspannung


Bild 5:
Anschluß eines Schalters


Bild 6:
Anschluß von TTL-Logik
an einen Port-Eingang

bb/07/2002