Tester złączy RJ45 (One-Sided)
(Pierwotny artykuł wysłany do EP 12/2012 - W EP jest kilka błędów stylistycznych i rzeczowych)

Wstęp:
Prezentowany tester umożliwia sprawdzenie czy prawidłowo zaciśnięte są piny gniazda/patchcordu RJ45 bez potrzeby stosowania zdalnego modułu, podłączanego najczęściej kilkadziesiąt metrow dalej. Oszczędza to czas oraz natychmiast lokalizuje, z której strony kabla jest niewłaściwy styk. Tego nie sprawdza żaden z popularnych testerów LAN dostępnych w handlu.

Większość uszkodzeń w sieci LAN, budowanych i tych w użytkowaniu związana jest ze złym stykiem w gnizadach abonenckich RJ45 lub patch-panelach. Doświadczony monter sieci LAN rzadko myli kolory przewodów skrętki komputerowej i z jego strony błąd montażu jest wbrew pozorom najmniej prawdopodobny. Bardzo duży wpływ na błędy montażu sieci LAN ma natomiast stosowanie niesprawnych narzędzi i niewłaściwych złączy RJ45 innych dla kabla typu linka bądź drut. Opisywany tester sprawdza złącza RJ45 rozszyte wg normy TIA/EIA-568A lub TIA/EIA-568B, wskazując na której z czterech par jest problem. W urządzeniu przyporządkowano dla pierwszej pary piny 1-2 i dla kolejnych par piny 3-6, 4-5, 7-8. Tester sprawdza czy pary skrętki komputerowej elektrycznie połączone są z wyżej wymienionymi pinami gniazda RJ45. Taki tryb testowania bezpośrednio wskazuje miejsce wystąpienia złego styku. Zdaniem autora zwykłe testery sprawdzające topologię okablowania sieci ethernet dla zawodowego instalatora są bezużyteczne gdyż w przypadku sygnalizacji błędu zmuszają do ponownego rozebrania gniazda abonenckiego lub co gorsze ponownego rozebrania ładnie rozszytego patch-panela 19''. A zgodnie z Prawem Murphy'ego instalator zacznie sprawdzać najpierw prawidłowo rozszyte gniazdo.

Opis:
Tester jest niewielkich rozmiarów, zasilany jest dwoma bateriami AAA i umieszczony został w poręcznej obudowie z ABS. Po naciśnięciu przycisku SW tester wykonuje sprawdzenie czy kolejne z par przewodów skrętki komputerowej połączone są elektrycznie z odpowiednimi pinami złącza RJ45.
Zasada działania układu opiera się na badaniu czy po podłączeniu badanego kabla sieci LAN pojawiła się dodatkowa pojemność na odpowiednich stykach złącza RJ45. Badany jest układ pary przewodów na pinach 1-2, 3-6, 4-5, 7-8 tak jak specyfikuje to norma TIA/EIA-568A lub TIA/EIA-568B. Badając naścienne gniazda abonenckie można skorzystać z dodatkowego patchcordu. Tester skalibrowano na pomiar skrętki o długości conajmniej 4m. Oczywiście można samemu ustawić czułość testera wg informacji zamieszczonych w dalszej części artykułu.

Schemat testera przedstawia rys.1



W układzie zastosowano mikrokontroler AVR typu Attiny4313, pracujący z wewnętrznym zegarem 1MHz.
Do pomiaru dołączanej pojemności badanej pary skrętki komputerowej wykorzystano generator zbudowany na bramce Schmitta. Elementy C1 i R1 decydują o częstotliwości generowanej na wyjściu bramki NAND. Dołączając poprzez styki przekaźnika K1-4 pojemność mierzonej pary kablowej do pojemności kondensatora C1 powodujemy zmianę częstotliwości generowanej na wyjściu bramki NAND. Brak zmiany częstotliwości o ustaloną wcześniej wartość mikrokontroler interpretuje jako błąd połączenia mierzonej pary kablowej w gnieździe RJ45. Błędy połączenia sygnalizowane są migającymi diodami LED zgodnie z kluczem:
Led1 ->para 1-2
Led2 ->para 3-6
Led3 ->para 4-5
Led4 ->para 7-8
oraz akustycznie dźwiękiem z buzzera, krótkim i długim sygnałem.
Prawidłowy pomiar (zmiana częstotliwości na bramce NAND o ustaloną wartość) na każdej z mierzonych par sygnalizowana jest trzema krótkimi dźwiękami z buzzera oraz optycznie zieloną diodą LED w przycisku SW. Mikrokontroler po wykonaniu testu przechodzi w tryb PowerDown minimalizując tym samym pobór prądu przez układ testera. Pomiary wykonane przez autora dały wynik 12uA co umożliwiło rezygancję z fizycznego wyłącznika zasilania. Oprogramowanie mikrokontrolera przed wykonaniem właściwego testu złącza RJ45 sprawdza dodatkowo wielkości napięcia zasilającego. Po obniżeniu się napięcia z bateri do 2,5V zamiast wykonania testu układ sygnalizuje dźwiękiem z buzzera sygnał SOS oraz miga czerwona dioda LED przycisku S1. Pomiar napięcia jest wykonany w sposób pośredni i wykorzystuje on silną zależność generowanej częstotliwości na wyjściu bramki NAND od jej napięcia zasilającego. Fazę kontroli napięcia poznać możemy bezpośrednio po naciśnięciu przycisku S1, wtedy zaświecą się diody LED1-4 obciążając na chwilę baterie. Zmierzona w tym czasie częstotliwość staje się częstotliwością referencyjną względem której porównywane są częstotliwości w czasie dalszych pomiarow.


Na przedstawionym fragmencie listing1 zauważyć możemy wartość 6500 do której porównywana jest wartość licznika Timer1 układu mikrokontrolera. Autor wykonał pomiary z których wynika, że przy napięciu 2,5V bramka NAND generuje częstotliwość 13kHz, zatem przy pomiarze liczby impulsów w okresie 500ms daje to wartość 6500. Mniejsza liczba impulsów w fazie pomiaru napięcia świadczy o mniejszym napięciu niż dopuszczalne 2,5V. Dalej w listingu widzimy linię C=Timer1-1000, w której wartość 1000 przekłada się na czułość testera. Budując układ możemy trafić na elementy R1, C1 o nieco innych wartościach rzeczywistych i wtedy samemu należy dopasować wspomnianą wartość czułości do swoich wymagań. Im większa wartość tym czułość testera mniejsza. Pewien margines nieczułości jest potrzebny gdyż umożliwia używanie pomocniczego patchcordu do badania gniazd RJ45. Gdyby czułość testera była maksymalna, już samo podłączenie krótkiego patchcordu dawałoby wynik pozytywny.
Ponieważ istnieje duże prawdopodobieństwo, że tester włączony zostanie do czynnego okablowania w budynku, układ wejściowy zabezpieczono bezpiecznikiem R10, polimerowym 50mA oraz diodą D5 typu transil 5V.

Montaż:
Płytkę drukowaną testera (dwustronną) należy obsadzić elementami wg rys.2 (do pobrania niżej) zaczynając od elementów o najmniejszych gabarytach, na uchwytach baterii AAA kończąc. Z uwagi iż większość elementów jest typu SMD a część elementów jest w rozmiarze 0805 lutowaniu należy poświęcić sporo uwagi. Osoby bez żadnego doświadczenia w lutowaniu mogą mieć spore trudności z montażem płytki. Po zamontowaniu elementów i gniazda ZIFF można przystąpić do progamowania naszego mikrokontrolera. Autor korzystał z pakietu Bascom AVR, w którym powstało oprogamowanie i w którym łatwo można zaprogramować układ. Mikrokontroler Attiny4313 nie potrzebuje zmiany Fusbitów i pracuje z domyślną częstotliwością 1MHz. Ponieważ oprogramowanie ma ok. 1,45kB zatem z powodzeniem zastosować możemy nieco tańszy układ Attiny2313. Po zaprogamowaniu tester jest gotowy do pracy.

Pliki Bascom, Eagle

Spis części:
IC1 Mikrokontroler Attiny4313-SU
IC2 bramka NAND MC74VHC1G132DTT1G
D1-D4 Dioda 1N4148-0805
D5 Dioda Transil 5V/130W PESD5V0S1BA
Led1-Led4 dowolna w rozmiarze 0805 OF-SMD2012O
R1 56k? 0805
R3-R6 220? 0805
R7, R9 10k? 0805
R8 150? 0805
R10 Bezpiecznik PTC 50mA 1210L005WR
C1 1nF 0805
C2 10nF 0805
C3 100nF 0805
K1-K4 Przekaźnik 3V NEC UB2-3NU
J1 Gniazdo RJ45 MOLEX 0855025008
SW Przycisk z diodami LED PB6149L-13-102
Buzzer Buzzer BESTAR BMT0905XH05
Uchwyt AAA BC-0401
ZIF Gniazdo taśmy ZIF MOLEX 0522070685
obudowa ABS Minitools SEP-A-OBD-A