Устройство проверки контактов сетевого интерфейса стандарта RJ-45

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована в телекоммуникационных сетях и предназначена для поиска неисправностей в ближней зоне «патч корд, патч панель и телекоммуникационный шкаф».
Существующие измерители длины кабеля используют рефлектометры или измеряют сопротивления кабеля. Подобные устройства характерны технической сложностью и высокой стоимостью. При этом, схема работы известных устройств требует отсутствия на другом конце кабеля соединения с активным оборудованием, либо же предусматривает дополнительного подключения согласованной нагрузки («терминатора»).
Например, известно устройство для измерения длины кабеля (см. RU №2017331, кл. Н04В 3/46, опубл. 30.07.1994), содержащее последовательно соединенные индукционный датчик, усилитель, умножитель частоты, фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь, индикатор, генератор прямоугольных импульсов и широкополосный усилитель. Данное устройство также требует подключения к обоим концам кабеля.
Известно устройство проверки контактов сетевого интерфейса (см. US №7068043 В1, кл. G01R 31/11, опубл. 27.06.2006), содержащее испытательный модуль, включающий в своем составе контроллер, синтезатор частоты, индикатор и модуль тестирования, состоящий из считывающей схемы, эхоподавителя перекрестных помех и блока питания, работающее по принципу измерения расстояния до поврежденного участка способом рефлектометрии, т.е. отправляя импульсы, улавливает отраженный сигнал и, измеряя время задержки, определяет длину кабеля. Скорость сигнала близка к скорости света, что требует наличия высокоскоростного дорогостоящего оборудования, отличающегося, кроме того, сложностью в использовании и обслуживании.
Кроме того, известное устройство непригодно для использования емкостной связи между жилами, что было бы экономически выгоднее, т.к. рефлектометрический способ измерения неизбежно приводит к переотражению полезного сигнала и в случае, когда другой конец кабеля подключен к активному оборудованию, не будет способствовать получению явно выраженного отраженного сигнала.
Задача настоящей полезной модели заключается в создании устройства для проверки контактов сетевого интерфейса, позволяющего оперативно определять местоположения повреждений в кабеле или сетевом интерфейсе.
Технический эффект, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении удобства использования устройства, обусловленного исключением при измерениях необходимости отключения кабеля от ранее присоединенного активного оборудования или же подключения дополнительной согласованной нагрузки.
Для решения поставленной задачи устройство проверки контактов для сетевого интерфейса стандарта RJ-45, в котором функции генератора импульса, аналого-цифрового преобразователя реализованы в микроконтроллере, запрограммированного на подачу импульса и измерение уровня импульса попеременно на всех измеряемых жилах тестируемого кабеля, причем вход микроконтроллера подключен к контактам розетки, а выход - к устройству визуального отображения информации, например, в виде дисплея, отличается тем, что для измерения величины наведенного напряжения на измеряемой жиле кабеля и в целях защиты микроконтроллера от электрических помех, электрическая цепь связи микроконтроллера с контактами розетки выполнена через сборку резисторов.
Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с известными признаками свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию «новизна».
Совокупность признаков полезной модели обеспечивает решение заявленной технической задачи, а именно, создание простейшего устройства, позволяющего тестировать и находить повреждения в кабельной сети или сетевом интерфейсе, причем, без необходимости отключения присоединенного активного оборудования.
Заявляемое устройство измеряет величину наведенного напряжения на измеряемой жиле кабеля, зависящую от емкостной связи между жилами кабеля и индицирует полученные результаты в графическом виде на дисплее устройства. При этом для удобства работы, получаемые и отображаемые результаты, могут быть оформлены графическими элементами, иллюстрирующими длину измеряемых жил кабеля, например, в виде кратных черточек. Таким образом, легко отображается различие в длине жилы в случае неконтакта в патч корде и патч панели, в результате чего ориентировочно определяется местоположение повреждения кабеля. При этом исключается необходимость отключения кабеля от активного оборудовании или дополнительного подключения терминатора, что значительно упрощает использование устройства и способствует ускоренному выполнению поисковых работ.
Опытным путем установлено, что оптимальная длина для тестирования кабели составляет не более 10 м, что достаточно для диагностики ближней зоны, так как в дальней зоне на расстояниях, например, около 100 м, достоверность результатов измерений падает из-за большой погрешности измерений.
Заявленное устройство иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показана схема соединения микроконтроллера и розетки (на примере RJ-45); на фиг. 2 - схема соединения микроконтроллера с дисплеем; на фиг. 3 - опытный образец устройства тестера.
Основной модуль кабельного тестера включает розетку 1 типа RJ-45, микроконтроллер 2 типа PIC16F886, подключенные через сборку резисторов 4, дисплей 3 (например, для опытного образца был использован дисплей от телефона Nokia-5110) и цепи элементов. При этом питание осуществляется от известных элементов, обеспечивающих ток питания не более 1,5 mА, например, литиевой батарейки CR 2032.
Принципиальные электрические схемы соединения микроконтроллера и розетки RJ-4 5, микроконтроллера с дисплеем - представлены на фигурах 1 и 2.
Управление микроконтроллером 2 осуществляется посредством специальной программы, составленной, например, на ассемблере контроллеров PIC фирмы Microchip Technology, управляющей режимом определения наличия каждого контакта в измеряемой розетке или коннекторе с кабелем. При необходимости, программа может применяться в режиме измерения соответствия стандарту обжима коннекторов и розеток RJ-45, например, для проверки перепутанности жил кабеля, для чего, дополнительно потребуется модуль в виде терминатора-заглушки.
Работа заявленного устройства для проверки контактов сетевого интерфейса заключается в следующем.
Микроконтроллер 2 формирует измерительные импульсы на контактах розетки 1 длительностью около 50 мкс. Далее, на один из контактов розетки 1 микроконтроллер 2 подключает АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) и измеряет затухающий потенциал фронта сигнала, который обусловлен дифференцирующей цепочкой, образованной между емкостью между проводниками и сопротивлением входа прибора. Микроконтроллер 2 поочередно осуществляет такие же измерения на всех контактах розетки 1, причем, выполняет те же процессы по установленному программой количеству повторных измерений, например, 10 раз.
Максимальные значения полученных результатов микроконтроллер 2 выводит на индикацию дисплея 3, на котором графически отображается отсутствие или наличие контактов в определенной жиле на патч панели или розетке 1, например, в виде графических черточек, кратно иллюстрирующих длину измеряемых жил кабеля. По отображению различия в длине жил, в случаях отсутствия контакта в патч корде и патч панели, ориентировочно определяется местоположение повреждения кабеля в пределах измеряемой длины кабеля. При этом другой конец кабеля может быть отключен от активной нагрузки или подключен к любому устройству, например, с РоЕ (Power over Ethernet).
Настоящая полезная модель может быть использована, например, в телекоммуникационных сетях для поиска неисправностей в ближней зоне «патч корд, патч панель и телекоммуникационный шкаф». Специалистом с помощью заявленного устройства может быть быстро и не сложным путем определено наличие и местоположение повреждений кабеля, отсутствие контактов в сетевом интерфейсе, а простота конструкции и использования тестера способствуют удешевлению и ускорению диагностических работ.