Teste microcontrolado para cabos de rede
Acredito que muitos são os que instalam ou já instalaram redes de computadores (padrão Ethernet). Quem já não teve problemas ao "climpar" um conector RJ-45?! Quantas horas não foram perdidas até encontrar o conector com problemas?! O projeto que proponho é bem simples, tem baixo custo e ajudará os interessados em informática, principalmente na instalação e manutenção de redes de computadores.
As redes de computadores foram desenvolvidas com o intuito de permitir a comunicação de dois ou mais computadores em um ambiente qualquer. Isso hoje pode parecer muito comum para você, mas considere que no inicio da era da informática, os computadores simplesmente não se "comunicavam entre si". Cada computador era tratado como uma "ilha isolada" (o "dinosauro" aqui é desse tempo). Com o advento das redes de computadores e da criação de protocolos para implementação de redes cada vez maiores e melhores, hoje podemos dizer que um computador não é mais uma "ilha isolada".
E é cada vez maior o número de "vagas" que se abre no mercado de informática para técnicos de manutenção e instalação para redes para computadores. Conhecer mais sobre seu funcionamento, protocolos e outros é fundamental para o sucesso do técnico/engenheiro que decidir se especializar na área, que não pára de evoluir.
O ponto de partida na instalação de uma rede Ethernet é a montagem dos cabos que farão a ligação entre os vários "elementos" que formarão a "rede". Neste artigo, falarei apenas sobre dois tipos de cabos, muito utilizados hoje em dia. Estes cabos estão demonstrados na figura abaixo.
Os diagramas presentes na figura acima utilizam cabos UTP CAT 5 (UTP = Unshielded Twisted Pair – Categoria 5), com conectores RJ-45 (RJ = Registered Jack). Durante as instalações, duas são as normas de conectorização mais seguidas: a primeira EIA/TIA 568 A e a AT&T 258A ou EIA/TIA 568B. Na tabela baixo podemos verificar o uso destas categorias.
Tabela – Ligações para normas EIA/TIA 568 A e AT&T 258 A ou EIA/TIA 568 B.
AT&T 258A, ou EIA/TIA 568B
A montagem de um cabo que liga um PC a um hub ou switch segue o padrão EIA/TIA 568 A em suas duas pontas. Já um cabo que ligará um PC a um outro PC (apenas dois pontos) deverá ter em uma de suas pontas o padrão EIA/TIA 568 B.
Obs.: Não é meu intuito, neste artigo, instruir você sobre todos os detalhes envolvidos na instalação/manutenção física e até "lógica" de uma rede, até porque o assunto é bem extenso. Aconselho ao interessado a buscar informações a respeito em revistas e livros especializados no assunto.
Na figura abaixo você pode ver o circuito elétrico do "Teste para cabos de rede". O CI1 é o microcontrolador Basic Step 1 LT. Ele realiza todo o controle e sua operação depende de um programa interno, que será comentado mais a frente neste artigo.
CI2 é um regulador de 5VDC para CI1. Esta é a alimentação padrão para o Basic Step 1 LT. Os capacitores C1 e C2 são "filtros" para a alimentação. D1 a D16 são os LEDs que demonstraram a condutividade dos "fios" climpados" em seus conectores. D1 a D8 serão instalados na placa "LOCAL" e D9 a D16 na placa "REMOTO". Os resistores R1 a R7 são resistores limitadores de corrente. S1 é a chave liga/desliga.
Uma curiosidade sobre o circuito é que D1 e D9 são LEDs ligados diretamente a alimentação. Sem eles, nenhum outro LED pode acender. Caso o cabo a ser testado seja montado equivocadamente (inversão em qualquer um dos lados) nenhum LED acenderá.
Se D1 for ligado corretamente a D9 através do cabo em teste, os outros LEDs dependerão do seu "par" para acender. Assim temos 4 LEDs em série durante os testes, o que garante uma queda de tensão, mais que adequada para o microcontrolador, já que a alimentação dos LEDs é de 9VDC.
Um outro detalhe importante sobre o circuito diz respeito a sua alimentação. Ela é feita através de uma bateria de 9VDC. Se a tensão desta cair abaixo de 7,5VDC o circuito não funcionará mais já que o regulador CI2 necessita em sua entrada de pelo menos 2,5VDC a mais em relação a sua saída (5VDC).
Atenção: Este circuito foi desenvolvido com a primeira versão do Basic Step 1 LT. Nesta o controle de reset ainda era interno. Atualmente, ao que parece, o Basic Step 1 LT é distribuído com o controle de reset externo. Assim, talvez seja necessário a ligação de um resistor de 10k entre o Vcc e o pino 4 do mesmo. Sem esse resistor, o circuito pode não funcionar. Caso haja qualquer dúvida a respeito, consulte o fabricante.
Na figura abaixo demonstro o lay-out recomendado para a confecção do circuito impresso. São duas placas: LOCAL (5A) e REMOTO (5B). O uso de um soquete (suporte para CIs) para CI1 é aconselhável. Os LEDs utilizados devem ser, preferencialmente, do tipo como indicado na lista de materiais. Outros LEDs como os "azuis" ou mesmo "brancos" de alto brilho devem ser evitados neste circuito. Estes LEDs tem um consumo maior de corrente e também necessitam de uma tensão maior para acender. Utilize os componentes indicados na lista se quiser evitar problemas.
Observe atentamente o sentido indicado na figura para os LEDs. Soldá-los invertidos na placa fará com que o circuito não funcione corretamente, além de fornecer uma indicação equivocada sobre um cabo qualquer em teste. Os resistores utilizados são de 1/8 Watt de dissipação. O capacitor C1 é do tipo eletrolítico e, portanto, requer atenção na sua ligação a placa devido a sua polaridade. O capacitor C2 é de poliéster e não possui polaridade.
CI2 é um regulador de tensão com encapsulamento TO-220. O uso de um pequeno radiador de calor para este CI é recomendado no caso do circuito ser utilizado durante longos períodos. Os conectores RJ-45 de ambas as placas devem ser bem presos às mesmas. Lembre-se que estes conectores serão muito exigidos durante várias e várias conexões. Se achar interessante você poderá, além de soldar, "colar" o conector a placa ou gabinete. Quanto maior a rigidez mecânica, menor serão as chances de problemas com possíveis maus contatos com ilhas e trilhas ligadas a estes conectores.
A instalação de ambas as placas em gabinetes irá conferir a montagem um acabamento mais profissional e também protegerá o circuito contra curto-circuitos e danos mecânicos, durante o uso.
O programa a ser gravado no microcontrolador está disponível mais abaixo na seção downloads. Aconselho o estudo do mesmo para uma maior compreensão do que será dito a seguir.
Na figura abaixo temos o fluxograma de operação do programa. Um fluxograma permite compreender o funcionamento de um programa qualquer, sem a necessidade de se conhecer a linguagem de programação utilizada na montagem do "programa".
O programa primeiramente configura o microcontrolador (uso das portas de I/O e memória). Em seguida o mesmo entra em um "laço eterno". Neste "laço" os pinos de I/O são configurados de maneira a acender ou apagar os LEDs em uma seqüência previamente estabelecida. Está seqüência é:
- acende os LEDs em ordem crescente, de D2(D10) a D8 (D16);
- pisca todos os LEDs juntos, de D2(D10) a D8 (D16);
- acende os LEDs em ordem decrescente, de D8(D16) a D2 (DD10);
- pisca todos os LEDs juntos, de D2(D10) a D8 (D16).
Os LEDs D1 e D9 não participam de nenhuma seqüência, pois são ligados diretamente a alimentação, mas são de extrema importância para o circuito. Se ambos não estiverem acesos, nenhum outro LED acenderá.
Para testar o circuito você irá precisar de um cabo de rede qualquer, previamente montado e testado. Seria muito ruim neste momento utilizar um cabo não confiável no teste do circuito. Evita-se assim qualquer dúvida sobre "onde está o problema".
De posse do cabo, basta conectá-lo ao circuito: uma ponta na parte "LOCAL" e a outra em "REMOTO". Ligue o circuito e observe os LEDs. Se tudo correr bem e dependendo do tipo do cabo utilizado você poderá ver a seqüência para os LEDs detalhada anteriormente. Lembrando a seqüência depende muito do tipo de cabo utilizado nos testes. No inicio do artigo detalhei os tipos mais utilizados atualmente. Para a norma T568A nas duas pontas os LEDs acenderão em seqüência (crescente e descrencente). Quando em umas das pontas for utilizado a norma T568B (para cabos crossover) você perceberá a troca dos LEDs 1 com 3 e 2 com 6. Assim, dependendo do tipo do cabo os LEDs acenderão em uma seqüência um tanto "diferente".
O mais importante é você reconhecer no "acender" dos LEDs que tipo de cabo (norma utilizada na ligação dos pares nos conectores) tem em mãos e se o mesmo está ou não correto. Qualquer seqüência "estranha" poderá indicar um erro ou mesmo a falta de conexão em um dos fios (falha na "climpagem").
O circuito proposto neste artigo é bastante simples, porém pode ser considerado um verdadeiro "macado gordo" para o técnico instalador de redes. Ele permite testar de maneira rápida e relativamente segura um cabo de rede que possa estar sob "suspeita" durante uma manutenção. E para você sem muito domínio com tais cabos, este teste pode ser um importante auxiliar durante a montagem dos seus cabos. Boa montagem e até a próxima!
- Circuito do teste microcontrolado para cabos de rede
- Lay-out para placa de circuito impresso - Placa LOCAL - lado inferior inv.
- Lay-out para placa de circuito impresso - Placa REMOTA - lado inferior inv.
- Programa (código fonte) de controle para microcontrolador Basic Step 1 LT
Este projeto foi publicado, com minha autorização, na revista Eletrônica Total nr 109 de Julho/Agosto de 2005.