Tester kabli UTP

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
P R O J E K T Y
Tester kabli UTP
AVT−5087
Obecnie obserwuje siÍ
bardzo dynamiczny rozwÛj
osiedlowych sieci
komputerowych. Zapewniaj¹
najtaÒszy dostÍp do Internetu,
ktÛrego popularnoúÊ ci¹gle
roúnie. Przy budowie takiej
sieci g³Ûwnymi problemami
s¹: brak doúwiadczonych
instalatorÛw i†niewielkie
úrodki finansowe. Brak
úrodkÛw uniemoøliwia zakup
profesjonalnego testera kabli,
a†brak doúwiadczenia jest
przyczyn¹ wielu pomy³ek.
Rekomendacje
: tani
i†³atwy w†wykonaniu
przyrz¹d dla wszystkich
ìzsieciowanychî uøytkownikÛw
komputerÛw, za pomoc¹
ktÛrego ustalenie przyczyny
nieprawid³owego dzia³ania
sieci bÍdzie stosunkowo ³atwe.
Prezentowany przyrz¹d u³atwia
ustalenie przyczyny nieprawid³o-
wego dzia³ania danego po³¹cze-
nia, zaraz po zaciúniÍciu koÒcÛ-
wek. PÛüniej moøe pomÛc w†szyb-
kim lokalizowaniu przyczyn awa-
rii. Powstanie tego testera by³o
inspirowane doúwiadczeniami
zdobytymi przy budowie amator-
skiej sieci komputerowej, a†takøe
wyk³adami o mikrokontrolerach
z†rodziny PIC, prowadzonymi
przez dr Stanis³awa Pietraszka na
Politechnice ål¹skiej.
siÍ mog³o, iø druga para przewo-
dÛw (licz¹c od lewej) jest pod-
³¹czona trochÍ nienaturalnie, ale
tylko w†ten sposÛb zapewnimy
skuteczne t³umienie zak³ÛceÒ.
Obowi¹zuj¹ praktycznie dwa
standardy kolejnoúci do³¹czania
przewodÛw. Jest umowne, ktÛry
z†nich zastosujemy (moøemy na-
wet wymyúliÊ w³asny, uwzglÍdnia-
j¹c oczywiúcie pary przewodÛw).
Waøne jest konsekwentne stosowa-
nie konkretnego standardu, aby
zawsze by³o wiadomo, jak jest
zaciúniÍta wtyczka po drugiej stro-
nie (nie zawsze mamy do niej
dostÍp, øeby to sprawdziÊ). Naj-
czÍúciej obie wtyczki s¹ zaciúniÍte
w†ten sam sposÛb, co pozwala na
³¹czenie karty sieciowej z†hubem
lub switchem. W†przypadku ³¹cze-
nia bezpoúrednio dwÛch kart sie-
ciowych (dwÛch komputerÛw) lub
innych urz¹dzeÒ sieciowych (hu-
by, switche) nieposiadaj¹cych tzw.
uplinka
, naleøy w†kablu skrzyøo-
waÊ pary TX z†RX. W†takim przy-
padku z†jednej strony zaciskamy
wtyczkÍ wed³ug standardu A,
a†z†drugiej strony wed³ug standar-
du B. Kabel ze skrzyøowanymi
parami nosi nazwÍ kabla krosowa-
nego. Waøne jest, by pary ³¹czy³y
wyjúcia (TX) jednego urz¹dzenia
z†wejúciami (RX) drugiego.
TrochÍ teorii
WiÍkszoúÊ amatorskich sieci
bazuje na kablach UTP (
Unshiel-
ded Twisted Pair
), czyli na nie-
ekranowanej ìskrÍtceî. Kabel UTP
zawiera osiem przewodÛw skrÍco-
nych parami, ale do przesy³ania
informacji wykorzystywane s¹ tyl-
ko dwie pary. DoúÊ czÍstym b³Í-
dem montaøowym jest zaciúniÍcie
wtyku na kablu bez uwzglÍdnie-
nia skrÍceÒ par przewodÛw. Taki
kabel na krÛtkich odcinkach bÍ-
dzie dzia³aÊ poprawnie, jednak
dla d³uøszych po³¹czeÒ moøe spra-
wiaÊ wiele k³opotÛw.
Standard 10Base-T i†100Base-
TX okreúla maksymaln¹ d³ugoúÊ
kabla po³¹czeniowego do 100 m.
W†praktyce doúÊ czÍsto dystans
ten jest przekraczany, i†w†takich
przypadkach pewne zaciúniÍcie
wtyczki jest szczegÛlnie istotne.
Jak moøna zauwaøyÊ na
rys. 1
,
przewody o†numerach 1†(TX+) i†2
(TX-) wyprowadzaj¹ sygna³ z†kar-
ty sieciowej, a†przewody z†nume-
rami 3†(RX+) i†6†(RX-) wprowa-
dzaj¹ go do karty. WydawaÊ by
Opis budowy
Schemat elektryczny testera
przedstawiono na
rys. 2
. Tester
sk³ada siÍ z†dwÛch czÍúci: p³ytki
g³Ûwnej i†p³ytki terminatora. ìSer-
cemî testera jest mikrokontroler
PIC16F627, ktÛry wyposaøono
w†peryferie, dziÍki ktÛrym by³o
Elektronika Praktyczna 11/2002
21
Tester kabli UTP
Tester kabli UTP
Rys. 1. Opis kolejności dołączenia przewodów w złączu RJ45
stan baterii. W†czÍúci pomiarowej
diody D4...D11 informuj¹, ktÛra
z†linii jest aktualnie testowana,
z†wyj¹tkiem trybu 3, w†ktÛrym dio-
dy úwiec¹ce informuj¹ o†zwarciu
w†danych parach (test jest przepro-
wadzany tylko na parach TX i†RX).
JasnoúÊ úwiecenia diod D4...D11
jest dobierana rezystorem R3. Rezys-
tory R4...R11 ograniczaj¹ pr¹d úwie-
cenia diod LED D12...D19. Diody
D20...D35 zamykaj¹ obwÛd do ma-
sy, ktÛra jest dostÍpna na wszyst-
kich liniach nietestowanych w†da-
nej chwili. Oznacza to, iø uszko-
dzenie kilku linii i†tak pozwoli
zamkn¹Ê obwÛd przez pozosta³e
nietestowane i†nieuszkodzone linie.
Przeúledümy kilka moøliwych
przypadkÛw z†uøyciem terminato-
ra, tzn. z†jednej strony przewodu
ìwpiÍtyî jest uk³ad g³Ûwny tes-
tera, a†z†drugiej terminator:
- kabel jest sprawny - mikrokon-
troler podaje na kolejne linie
testowanego kabla poziom wyso-
ki, w†efekcie czego diody na
terminatorze zapalaj¹ siÍ kolejno,
- zamiana kolejnoúci przewodÛw -
diody LED na terminatorze za-
palaj¹ siÍ nie po kolei,
- przerwa linii - dioda LED od-
powiadaj¹ca uszkodzonej linii
nie zostaje zapalona,
- zwarcie pomiÍdzy liniami - diody
LED odpowiadaj¹ce zwartym li-
niom nie úwiec¹; zwarcie linii
powoduje zwarcie poziomu wyso-
kiego do poziomu niskiego, ktÛry
jest w†tym wypadku ìsilniejszyî.
moøliwe uproszczenie sprzÍtowej
czÍúci testera. Bardzo uøytecznym
blokiem jest wewnÍtrzny generator
RC, ktÛry w†prezentowanym
testerze, w ktÛrym dok³adne od-
mierzanie czasu nie jest istotne,
eliminuje zastosowanie rezonatora
kwarcowego i†zwiÍksza liczbÍ do-
stÍpnych wyprowadzeÒ. Kolejnym
udogodnieniem jest wewnÍtrzny
uk³ad zeruj¹cy, ktÛry po w³¹czeniu
zasilania generuje wewnÍtrzny syg-
na³ zeruj¹cy o†czasie trwania oko³o
72 ms. WewnÍtrzna pamiÍÊ EEP-
ROM mikrokontrolera pozwala za
zapamiÍtanie ustawieÒ szybkoúci
testowania, co oznacza, øe wymia-
na baterii nie wi¹øe siÍ z†koniecz-
noúci¹ ponownego ustawiania tej
szybkoúci. Wbudowany kompara-
tor ze ürÛd³em referencyjnym
umoøliwia kontrolowanie stanu ba-
terii. WewnÍtrzne podci¹gniÍcie
do napiÍcia zasilania eliminuje
zewnÍtrzny rezystor umoøliwiaj¹cy
odczyt stanu przycisku s³uø¹cego
do zmiany trybu pracy.
Tester moøe pracowaÊ w†kilku
trybach. W³¹czenie, wy³¹czenie
i†zmianÍ trybu pracy umoøliwia
jeden przycisk. Takie rozwi¹zanie
moøe wydawaÊ siÍ uci¹øliwe, jed-
nak w†praktyce doúÊ szybko moøna
siÍ do tego przyzwyczaiÊ. Informa-
cja o†aktualnym trybie pracy
prezentowana jest na trzech dio-
dach LED D1...D3. Na
rys. 3
przedstawiono graf przejúÊ pomiÍ-
dzy poszczegÛlnymi trybami pracy.
A,
co pozwala na rezygnacjÍ z†od³¹-
czania napiÍcia zasilania i†pe³n¹
kontrolÍ testera tylko jednym przy-
ciskiem. Rezystor R1 ogranicza pr¹d
diod LED D1...D3. Jest to tylko
jeden rezystor, poniewaø w†normal-
nej pracy moøe úwieciÊ tylko jedna
z†diod. Wyj¹tkowym przypadkiem
jest roz³adowanie baterii. WartoúÊ
rezystancji R2 dobrano tak, øeby
ograniczyÊ pr¹d, ktÛry mÛg³by po-
p³yn¹Ê przez ktÛr¹ú z†diod D1...D3
(do masy uk³adu) i†zniszczyÊ j¹.
Wyprowadzenie 18 (RA1) uk³a-
du US1 jest w tym testerze wej-
úciem komparatora, ktÛry porÛwnu-
je spadek napiÍcia na úwiec¹cej siÍ
diodzie LED (gdy úwieci tylko
jedna) z†napiÍciem ustawionym
w†wewnÍtrznym ürÛdle referencyj-
nym. èrÛd³o referencyjne jest
w†istocie programowalnym dzielni-
kiem rezystorowym. NapiÍcie z†te-
go dzielnika jest wprost proporcjo-
nalne do napiÍcia baterii. NapiÍcie
na w³¹czonej diodzie LED jest
w†przybliøeniu niezaleøne od na-
piÍcia zasilania. Takie porÛwnanie
pozwala doúÊ ³atwo kontrolowaÊ
Montaø testera
Schemat montaøowy obydwu
p³ytek testera pokazano na
rys. 4
.
Montaø nie wymaga specjalnych
umiejÍtnoúci, a†zastosowanie mikro-
kontrolera pozwoli³o na zminimali-
zowanie liczby stosowanych ele-
mentÛw. Warto zadbaÊ o†zamkniÍcie
obydwu p³ytek testera w†obudo-
wach, ktÛre zapobiegn¹ jego uszko-
dzeniu podczas prac montaøowych.
Obs³uga
Podstawowe tryby pracy wi¹ø¹
siÍ z†wykorzystaniem terminatora.
Testowanie kabla polega na zapiÍ-
ciu po jednej stronie czÍúci g³Ûw-
nej testera, wybraniu trybu pracy
i†za³oøeniu terminatora po drugiej
stronie. Obserwacja kolejnoúci za-
palaj¹cych siÍ (lub nie) diod
pozwala stwierdziÊ poprawnoúÊ
montaøu.
22
Elektronika Praktyczna 11/2002
Uk³ad zasilany jest z†trzech ba-
terii R6, ktÛre zapewniaj¹ doúÊ
d³ug¹ jego pracÍ. Tester posiada
funkcje automatycznego wy³¹cze-
nia, jeøeli nie zostanie przyciúniÍty
przycisk przez czas d³uøszy niø 30
min. Stan roz³adowania baterii syg-
nalizowany jest miganiem diod
LED D1...D3. W†stanie uúpienia
uk³ad pobiera pr¹d poniøej 1†
Tester kabli UTP
Rys. 2. Schemat elektryczny testera
Tryb1 -
automatyczne spraw-
dzanie normalnego (prostego) kab-
la - w†tym trybie diody termina-
tora D12...D19 powinny siÍ zapa-
laÊ po kolei. Zmiana kolejnoúci
úwiecenia úwiadczy o†b³Ídnej ko-
lejnoúci w†jednej z†wtyczek. Brak
úwiecenia sygnalizuje zwarcie lub
rozwarcie testowanej linii.
Tryb2
- testowanie automatycz-
ne kabla krosowanego - czÍúÊ
g³Ûwna testera wypracowuje tak¹
kolejnoúÊ zapalania diod, by dio-
dy terminatora D12...D19 zapala³y
siÍ po kolei. Brak úwiecenia syg-
nalizuje zwarcie lub rozwarcie
testowanej linii.
Tryb3
- testowanie pod³¹czenia
kabla do urz¹dzenia sieciowego -
tylko w†tym trybie testowym nie
wykorzystujemy terminatora -
sprawdzane jest oddzielnie zwar-
cie pomiÍdzy parami przewodÛw
TX i†RX. Jeøeli drugi koniec kabla
jest w³oøony do urz¹dzenia siecio-
wego (karta sieciowa, hub, switch),
to diody odpowiadaj¹ce tym pa-
rom powinny úwieciÊ. Dla pary TX
úwiec¹ siÍ diody D4 i†D5, a dla
pary RX úwiec¹ siÍ diody D6 i†D9.
Pozwala to sprawdziÊ obecnoúÊ
takøe niew³¹czonego urz¹dzenia
sieciowego znajduj¹cego siÍ po
drugiej stronie kabla. Test ten
opiera siÍ na za³oøeniu, iø obwo-
dem wejúciowym kaødego urz¹dze-
nia sieciowego jest transformator
impulsowy, ktÛry dla sk³adowej
sta³ej jest zwarciem.
Tryb4
- rÍczne testowanie po-
szczegÛlnych przewodÛw - podobnie
Tryb1
, jednak przejúcie do testowa-
nia kolejnej linii realizowane jest
przez krÛtkie naciúniecie przycisku.
Tryb5
- testowanie jednoczesne
wszystkich przewodÛw - tryb ten
umoøliwia jednoczesn¹ obserwa-
cjÍ wszystkich przewodÛw. Po-
ziom wysoki pojawia siÍ na ko-
lejnych liniach odpowiednio szyb-
ko, co daje z³udzenie úwiecenia
wszystkich diod jednoczeúnie.
Tryb6
- ustawianie prÍdkoúci
dla trybÛw automatycznych - mo-
øemy dostosowaÊ prÍdkoúÊ testo-
wania kolejnych linii dla trybÛw
automatycznych. Czas pomiÍdzy
Rys. 3. Sekwencja wyboru trybu pracy
Elektronika Praktyczna 11/2002
23
Tester kabli UTP
WYKAZ ELEMENTÓW
Płytka główna
Rezystory
R1, R3: 720
Ω
R4...R11: 510
Ω
Kondensatory
C1: 100
F/16V
C2: 100nF
Półprzewodniki
US1: PIC16F627−04 zaprogramowany
D1...D11: dowolne diody LED
D20...D27: 1N4148
Różne
SW1: mikroprzełącznik
G1: gniazdo RJ45 do druku
Płytka terminatora
Półprzewodniki
D12...D19: dowolne diody LED
D28...D35: 1N4148
Różne
G2: gniazdo RJ45 do druku
Rys. 4. Schemat montażowy testera
krÛtkimi naciúniÍciami przycisku
jest czasem, po ktÛrym nastÍpuje
przejúcie do testowania kolejnej
linii. Po wyjúciu z†tego trybu czas
zostaje zapisany w†wewnÍtrznej
pamiÍci EEPROM. Pomiar czasu,
czyli okres po pierwszym naciú-
niÍciu przycisku, sygnalizowany
jest ci¹g³ym úwieceniem diody
D3. Drugie przyciúniÍcie powodu-
je zgaszenie diody D3 i†uk³ad
z†zaprogramowanym czasem zapa-
la kolejno diody D4...D12. Dioda
D3 úwieci pulsuj¹co po kaødej
zmianie diod D4...D12. Jeøeli dru-
gie naciúniÍcie nie wyst¹pi w†cza-
sie krÛtszym niø oko³o 15 sekund,
uk³ad koÒczy pomiar czasu i†za-
pamiÍtuje jego poprzedni¹ war-
toúÊ.
Andrzej Michnik
andnet@wp.pl
Wzory p³ytek drukowanych w for-
macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie
pod adresem:
?pdf/listopad02.htm
oraz na p³ycie
CD-EP11/2002B w katalogu
PCB
.
24
Elektronika Praktyczna 11/2002
R2: 10k
[ Pobierz całość w formacie PDF ]