Кабельный пробник со звуком. Вариант 2

Кабельный тестер со звукомПриветствую, друзья!

Ранее мы уже знакомились с кабельным пробником на микроконтроллере.

Та простая конструкция позволяла проверить правильность заделки жил кабеля на витой паре.

По очередности зажигания светодиодов пассивной части можно было судить о правильности монтажа

Сегодня мы познакомимся с еще одним вариантом пробника, который работает на том же принципе.

Он отличается тем, что его микроконтроллер отслеживает напряжение питания и подает сигнал при его снижении ниже нормы.

Описание работы кабельного пробника

Инициализация и проверка питающего напряжения

Схема пробника изображена на рис.1. При замыкании выключателя S1 на активную часть пробника подается напряжение питания. При этом на входе RST (выв.1) микроконтроллера проходит сигнал сброса, который устанавливает в начальное состояние все регистры микроконтроллера, и начинается выполнение программы с нулевого адреса.

Упрощенная блок-схема программы изображена на рис.2. После инициализации регистров и портов микроконтроллер устанавливает на выходе Р1.5 (выв.17) лог. 1, которая открывает ключ на n-канальном транзисторе VT2. Нижние плечи резистивных делителей R2R3, R5R6  и цепь источника опорного напряжения R4VD1 подключаются к общему проводу.

Схема кабельного пробникаЗатем оценивается напряжение источника питания. В качестве источника опорного напряжения VD1 используется микромощный прецезионный двухвыводной опорный диод AD1580 фирмы Analog Device. Он обеспечивает на своих выводах опорное напряжение величиной 1,225 В, его рабочий ток определяется резистором R4.

Блок-схема кабельного тестераНапряжение с выхода источника опорного напряжения через канал Y1 – Y мультиплексора DD3 поступает на вход Р1.1 (выв.13) порта Р1 микроконтроллера, который в данном случае выступает в качестве инвертирующего входа встроенного аналогового компаратора.

На его неинвертирующий вход Р1.0 (выв.12) через канал X1 – X мультиплексора DD3 поступает сигнал с делителя напряжения R5R6.

Величина резисторов R5 и R6  выбрана такой, что выход компаратора (разряд Р3.6 порта Р3) сбрасывается в лог.0 при снижении питающего напряжения ниже примерно 3,15 В.

В качестве источника питания используются три гальванических элемента напряжением 1,5 В, т.е. фиксируется разряд элемента ниже 1,05 В.

Управление каналами мультиплексора осуществляется выходами Р1.3 и Р1.6 (выв. 15 и 18) микроконтроллера.

Если питающее напряжение в норме, пробник издает короткий звуковой сигнал длительностью 100 мс, свидетельствующий о том, что питающее напряжение находится в пределах нормы.

Если оно ниже нормы, пробник издает прерывистый звуковой сигнал (5 гудков по 100 мс) в каждом рабочем цикле.

Этот надоедливый звук говорит оператору: «Замени же, наконец, батарейки!»

В качестве источника звукового сигнала используется пьезокерамический излучатель BQ1 со встроенным  генератором типа HSM1206X. Управление им осуществляется через выход Р1.4 (выв. 16) порта Р1 микроконтроллера, активный уровень — низкий.

Проверка присоединения пассивной части пробника

Затем осуществляется проверка присоединения пассивной части со светодиодами. Для этого отслеживается напряжение на правом (по схеме) выводе резистора R15, при этом также используется встроенный аналоговый компаратор микроконтроллера. Напряжение с правого вывода резистора R15 через канал Y2 – Y мультиплексора поступает на инвертирующий вход Р1.1 компаратора.

На его неинвертирующий вход Р1.0 через канал Х2 — Х мультиплексора поступает сигнал с делителя напряжения R2R3. Если напряжение на выходе делителя R2R3 больше, чем на правом  выводе резистора R15, выход компаратора  устанавливается в лог.1. Когда пассивная часть присоединена, напряжение на правом выводе резистора R15 меньше, чем сигнал с выхода делителя R2R3.

Если пассивная часть отсоединена, напряжение на правом выводе резистора R15 будет близко к напряжению питания и превысит уровень с выхода делителя R2R3. При этом выход компаратора установится в лог.0.

Если пассивная часть отсоединена, звуковой излучатель периодически издает три гудка по 100 мс.

Переход в режим Power Down

Если пассивная часть отсоединена, в регистр R5 микроконтроллера заносится некоторое число, определяющее длительность работы до отключения пробника. При этом в каждом рабочем цикле происходит декремент регистра R5. Когда его содержимое станет равным нулю (примерно через двадцать минут после отсоединения пассивной части), пробник издает длинный (около 4 с) звуковой сигнал и переходит в режим Power Down.

При этом происходит запись определенного числа в регистр управления мощностью PCON микроконтроллера. Перед записью в регистр PCON происходит запись низкого логического уровня в разряд Р1.5 (выв.17)  порта Р1 микроконтроллера (а также запись неактивных уровней в остальные разряды портов, управляющие выходами микроконтроллера).

Ключ на VT2 закрывается, отключая от общего провода нижние плечи резистивных делителей R2R3 и R5R6  и цепь источника опорного напряжения R4VD1. Таким образом, в режиме Power Down ток потребляют только микроконтроллер, буферный КМОП-регистр DD2 и КМОП-мультиплексор DD3. Выход из этого режима осуществляется отключением питания посредством  выключателя S1.

Рабочий режим пробника

В каждом рабочем цикле (как в нормальном режиме, так и в режиме отсчета времени перед переходом в режим Power Down) производится запись в разряды Р1.7 (младший разряд), Р3.0 – Р3.5 и Р3.7 (старший разряд) портов Р1 и Р3 таким образом, что получается «бегущая единица» от младшего разряда к старшему.

Активная часть кабельного тестераПри этом с целью экономии энергии источника питания лог.1 появляется на очередном выводе на 150 мс, после чего там же на 250 мс появляется лог.0. Затем лог.1 появляется на 150 мс на следующем выводе и снова туда же выводится на 250 мс лог.0. Так происходит со всеми выводами поочередно.

Выходы микроконтроллера соединены со входами восьмиразрядного буферного КМОП-регистра DD2 типа 74НС373. Его выходы через токоограничивающие резисторы R8-R15 (и через тестируемый кабель) управляют светодиодами HL2 – HL9. Лог.1 на выходе DD2 зажигает соответствующий светодиод. Таким образом, длительность одного цикла составляет величину примерно (150+250)*8 = 3200 мс, причем светодиоды светятся меньше, чем половину цикла.

Наличие или отсутствие присоединения пассивной части производится в каждом рабочем цикле как в нормальном режиме, так и в режиме отсчета времени перед переходом в режим Power Down. После присоединения пассивной части пробник автоматически переходит в нормальный режим.

Индикация работы активной части осуществляется посредством светодиода HL1, управление которым производится через разряд Р1.2 (выв.14) порта Р1 микроконтроллера. Причем, опять же с целью экономии энергии, светодиод загорается на 200 мс и на 2000 мс гаснет. Управление разрядом Р1.2 производится с помощью внутреннего прерывания от встроенного таймера Т0 микроконтроллера.

Конструкция кабельного пробника

Кабельный тестер (пассивная часть)Пассивная часть снабжена двумя разъемами RJ-45 для двух вариантов заделки – 568В (компьютер – концентратор) и 568А (компьютер – компьютер).

Это удобнее, чем иметь два разъема в активной части: могут быть ситуации, когда заранее неизвестно, по какому варианту заделаны концы кабеля.

Перед началом работы следует убедиться в работоспособности пробника, соединив активную и пассивную части patch-cord-ом.

Конструктивно активная и пассивная части собраны на печатных платах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм.  В активной и пассивной частях применены высокоэффективные светодиоды красного цвета диаметром 3 мм с прямым напряжением 1,8-1,9 В и заметным свечением при токе 2 – 3 мА.

Средний потребляемый ток пробника в активном режиме – не более 10 мА, в режиме Power Down – не более 1 мкА. Пробник не боится замыканий жил в кабеле. Для питания пробника используются три гальванических элемента типоразмера ААА напряжением 4,5 В.

Скачать архив с принципиальной схемой, топологией печатной платы, расположением деталей, листингом программы на ассемблере и hex-файлом прошивки можно здесь (Яндекс-диск).

Можно еще почитать.

Что такое кабельный тестер и зачем он нужен.

До встречи на блоге!


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

© 2018 Компьютер и жизнь // Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru