Кабельный тестер на платформе Ардуино

МКУ “Управление образования” МР “Горный улус” РС(Я)

МБОУ “Бердигестяхская средняя общеобразовательная школа имени Семена Петровича Данилова”

Кабельный тестер  платформе Arduino UNO

Выполнил: Тарасов Александр

ученик 8 «а» класса

 Руководители: Ефремов  И.В. учитель информатики

2015 г.

Содержание

 Введение

 Глава 1.   Тестеры сетевых кабелей.

1.1.Тестирование сетевых кабелей

 1.2.Образовательный    конструктор Arduino

 Глава 2.  Разработка кабельного тестера на основе платформы Arduino Uno

2.1.  Конструирование и программирование кабельного тестера на основе платформы Arduino Uno

2.2. Апробация кабельного тестера на основе платформы Arduino Uno

Заключение

Использованная литература

Введение

  В современный век информатизации нет предприятий, семей, обходящихся без интернета. Использование сетевого кабеля очень актуально при соединении проводной сети интернет. Ведь от  кабеля  зависит подача и скорость интернета.  Кабельный тестер – устройство, состоящее из двух частей, проверяющее состояние кабеля или кабельной  линии.  Некоторые приборы позволяют проводить измерение  характеристик кабеля  и  кабельной линии.  На  данный момент  существуют три класса приборов: для базовой проверки кабеля, для квалификации кабельной системы для сертификации кабельной системы.

Цель: создание кабельного тестера   на платформе Arduino UNO

 Задачи:

·        Изучение литературы по данной теме;

·        Изучение составления программы на платформе Arduino UNO;

·        Проектирование кабельного тестера;

·        Конструирование и программирование  кабельного тестера;

·        Апробация  кабельного тестера на  платформе Arduino UNO

Объектом  исследования: сетевые  интернет-кабели

Предметом  исследования является тестер сетевого кабеля на  платформе Arduino UNO

Глава 1.   Тестеры сетевых кабелей

1.1.Тестирование сетевых кабелей

Для разводки локальной компьютерной сети в последнее время Практически повсеместно вместо обычной коаксиальной линии стали применять кабель, именуемый «витая пара». Переход на «витую пару» Дозволяет значительно увеличить скорость обмена данными между Иомпьютерами, включенными в единую сеть, а также скорость работы в Интернете. Однако, в отличие от коаксиальной двухпроводной ли- Ьши, «витая пара» в общем случае образует шину, состоящую из не­скольких линий. Поскольку длина шины, а значит и суммарная длина всех линий в ней, может быть значительной, существует довольно вы­сокая вероятность повреждения шины. Неисправность может возникнуть либо на этапе производства кабеля (заводской брак), либо при его Неправильной транспортировке, либо при неправильной эксплуатации. В результате сеть начинает работать с перебоями, а то и вообще перестает функционировать.

Тестер компьютерного сетевого кабеля «витая пара», собранный из набора NM8034, позволит произвести своевременную диагностику всего шлейфа в целом, определить правильность заделки кабеля в розетку или вилку, а также быстро обнаружить линию, в которой имеется обрыв. Прибор прост в обращении и надежен в работе.

Устройство позволяет проверить два вида разделки кабеля: «компьютер-концентратор» (прямой провод) и «компьютер-компьютер» (кросс-кабель).

Технические характеристики

·        Напряжение питания [В]        

·        Ток потребления [мА]  20

·        Тип установленных розеток     RJ-45 (TJ2-8P8C)

·        Описание работы тестера сетевого кабеля

Внешний вид тестера сетевого кабеля, состоящего из платы генера­тора импульсов и платы заглушки с установленными на них элемента­ми, и электрическая схема тестера показаны наРис. 1 и Рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид тестера сетевого кабеля

Тестер сетевого кабеля состоит из двух функциональных печатных плат: платы генератора импульсов А8034/1 и платы заглушки А8034/2.

Плата генератора А8034/1 содержит два конструктивно объеди­ненных узла: блок задающего генератора и блок десятичного счетчика Джонсона, выполненного на микросхеме DDI, которая выполняет функцию сдвигового регистра. Задающий генератор реализован на микросхеме таймера DA1, включенного по типовой схеме, с возмож­ностью перестройки частоты генерации подстроечным резистором R3 в диапазоне 15…25 Гц. К выходам счетчика подключено 8 светодиодов HL1…HL8 и две розетки: ХР1 «компьютер-концентратор» 568В и ХР2 «компьютер-компьютер» 568А.

На плате заглушке А8034/2 установлена розетка ХРЗ и 8 светоди­одов HL9…HL16. Напряжение питания тестера подается на контакты XI (+) и Х2 (-). Работает следующим образом, в зависимости от типа зачистки один конец проверяемого кабеля уста­навливается в розетку ХР1/ХР2, а на второй устанавливается заглушка ХРЗ.

Рис. 2. Электрическая схема тестера сетевого кабеля

После включения устройства на плате генератора А8034/1 на­чинают последовательно загораться светодиоды HL1…HL8. Если про­веряемый кабель зачищен правильно и не имеет обрывов, то на плате-заглушке А8034/2 начнут загораться светодиоды HL9…HL16 в том же порядке. Если какой-либо светодиод не загорается или свето­диоды загораются не в нужной последовательности, значит, кабель имеет обрыв или ошибку зачистки.

Сборка тестера сетевого кабеля

Перед сборкой плат тестера сетевого кабеля внимательно озна­комьтесь с приведенными в начале этой книги рекомендациями по монтажу электронных схем. Это поможет избежать порчи печатных плат и отдельных элементов схемы.

1.2. Образовательный    конструктор Arduino

Arduino — это электронный конструктор и удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов. Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования, а также открытой архитектуре и программному коду. Устройство программируется через USB без использования программаторов.

Arduino позволяет компьютеру выйти за рамки виртуального мира в физический и взаимодействовать с ним. Устройства на базе  Arduino могут получать информацию об окружающей среде посредством различных датчиков, а также могут управлять различными исполнительными устройствами.

Микроконтроллер на плате программируется при помощи языка Arduino (основан на языке Wiring) и среды разработки Arduino (основана на средеProcessing). Проекты устройств, основанные на Arduino, могут работать самостоятельно, либо же взаимодействовать с программным обеспечением на компьютере (напр.: Flash, Processing, MaxMSP). Платы могут быть собраны пользователем самостоятельно или куплены в сборе. Программное обеспечение доступно для бесплатного скачивания. Исходные чертежи схем (файлы CAD) являются общедоступными, пользователи могут применять их по своему усмотрению.

Аппаратная часть платформы Arduino

Существует несколько версий платформ Arduino. Последняя версия Leonardo базируется на микроконтроллере ATmega32u4. Uno, как и предыдущая версия Duemilanove построены на микроконтроллере Atmel ATmega328 (техническое описание). Старые версии платформыDiecimila и первая рабочая Duemilanoves были разработаны на основе Atmel ATmega168 (техническое описание), более ранние версии использовали ATmega8 (техническое описание).Arduino Mega2560, в свою очередь, построена на микроконтроллере ATmega2560 (техническое описание).

Глава 2. Разработка кабельного тестера на основе

платформы Arduino Uno

2.1.  Конструирование и программирование кабельного тестера на основе платформы Arduino Uno

Когда у меня возникло желание вести разработку под Arduino, я столкнулся с несколькими проблемами:

·        Выбор модели из списка доступных

·        Попытки понять, чего мне понадобится кроме самой платформы

·        Установка и настройка среды разработки

·        Поиск и разбор тестовых примеров

Для решения этих проблем я просмотрел и прочитал довольно много разных источников и в этой работе я постараюсь сделать обзор найденных мною решений и методов их поиска.

                                             Выбор платформы

         Перед началом программирования под железяку требуется в начале ее купить. И тут я столкнулся с первой проблемой: оказалось, что разных *дуин довольно много. Тут есть и широкая линейка Arduino и примерно такая же широкая Freeduino и другие аналоги. Как оказалось, большой разницы, что именно брать, нет. То есть одни из этих устройств чуть быстрее, другие чуть медленнее, одни дешевле, другие — дороже, но основные принципы работы практически не отличаются. Отличия появляются практически только при работе с регистрами процессора и то я далее объясню, как по возможности избежать проблем.
          Я выбрал платформу Arduino UNO как самую доступную по цене и имеющуюся на тот момент в Интернет магазине, в котором я всё и заказывал. Отличается она от остальной линейки тем, что у нее на борту установлен только один контроллер, который занимается и работой с USB-портом и выполнением тех самых задач, которые мы на наше устройство повесим. У этого есть свои плюсы и минусы, но напороться на них при первоначальном изучении не получится, поэтому забудем о них пока. Оказалось, что она подключается к компьютеру через micro-USB, а не USB-B, как вроде бы большинство других. Это меня несколько удивило, но и обрадовало, потому что я, как владелец современного устройства на Android'е без этого кабеля вообще из дома не выхожу.
        Да, питается почти любая *дуино-совместимая железяка несколькими способами, в том числе, от того же кабеля, через который программируется. Также один светодиод почти у всех плат размещен прямо на плате контроллера, что позволяет начать работу с устройством сразу после покупки, даже не имея в руках вообще ничего, кроме совместимого кабеля.

                  После нескольких попыток  составления программы, в конечном итоге программа для сетевого тестера  выглядит данным образом:

int timer = 500;   // чем больше количество булавок, тем медленнее идет время

int ledPins[] = {

  2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };   // линия булавок с числами , к которым прикреплены an array of pin numbers to which LEDs are attached

int pinCount = 8;           // количество булавок (т.е. длина линии)

void setup() {

  // элементы линии пронумерованы от 0 до (pinCount - 1).

  //для инициализации каждой булавки используйте выход  :

  for (int thisPin = 0; thisPin < pinCount; thisPin++)  {

    pinMode(ledPins[thisPin], OUTPUT);     

  }

}

void loop() {

  // сделайте цикл от наименьшей булавки до наивысшей

  for (int thisPin = 0; thisPin < pinCount; thisPin++) {

    // включите булавку

    digitalWrite(ledPins[thisPin], HIGH);  

    delay(timer);                 

    // выключите булавку 

2.2.Апробация кабельного тестера на основе платформы Arduino Uno

 Данную конструкцию мы апробировали при соединении сети интернет в кабинете информатики.  Из 10 проверенных кабелей с помощью нашего тестера на платформе Ардуино, обнаружили два неисправных кабеля. 

В конструкции сетевого тестера имеется 8  светодиодных лампочек, которые отвечают за 8 проводов кабеля  UTP5.  Если не загорится хоть один светодиод, то кабель неисправен. И тогда  меняем кабель.  Подключаем зажимом  розетку  RJ-45.

Проверка тестером кабеля

Платформа  Arduino UNO

Макетная плата для монтажа без пайки ВВ-102

Подключаем зажимом  розетку  RJ-45.

      Надеюсь, что  наша работа будет полезна системным операторам, а также интернет-пользователям.  Таких конструкций с подробной инструкцией на тему работы с прерываниями от сетевого кабельного тестера  не существует на платформе  Arduino UNO.

В будущем планируем усовершенствовать наш тестер, добавив  программу для точного определения места обрыва кабеля, что позволит точно находить место неисправности кабеля.

Использованная литература:

1.      Чарльз Платт. Электроника для начинающи¸2012

2.      Блюм Джереми. Arduino. "Умный дом", 2013

3.      Н.Д.УгриновичИнформатика и ИКТ

4.      И.Г.Семакин. Информатика, Как ус троена компьютерная сеть. Учебник для 8 класса, 2013

5.      И.Г.Семакин, А.П.Шестаков. Основы программирования, 2001