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Testeur de câbles 002 (V1.0)
Dernière mise à jour : 09/10/2022Présentation
Ce testeur de câbles autonome permet de vérifier des cordons audio (RCA/cinch, jack, XLR, DIN, Speakon) et Ethernet (RJ45 8 fils).
Basé sur un microcontrôleur PIC 16F18857 et une matrice d'affichage de 8x8 LED, il permet de visualiser en un coup d'oeil la conformité de cordons de liaisons audio ou informatique.
Avertissement
Projet protégé par copyright chez Copyright France.
Principe de fonctionnement
Ce testeur envoie des signaux électriques "codés" sur chacune des liaisons du connecteur de départ (SEND) fixé à une extrêmité du câble devant faire l'objet d'un contrôle de continuité (3 liaisons pour une prise XLR-3 ou un jack TRS/stéréo, 4 liaisons pour un jack TRRS, 5 liaisons pour une prise DIN-5, 8 liaisons pour une prise RJ45, etc.). Le système analyse les signaux qui parviennent sur les broches du connecteur de retour (RETURN) sur lequel est branchée l'autre extrêmité du câble de liaison. Une matrice d'affichage comportant 8x8 LED indique alors les liaisons établies (détectées) entre les deux connecteurs.
Quand les deux connecteurs d'un même câbles sont insérés dans les fiches idoines du testeur de câbles, ce dernier entame une série de contrôles à l'issue de laquelle la matrice de LED affiche le résumé de l'analyse. En fonction des résultats observés, l'une des trois LED d'état s'allume : verte (OK), orange (Doute) ou rouge (Erreur/anomalie certaine).
Une certaine dose d'interprétation est nécessaire de la part de l'utilisateur, car certains états affichés comme "défaut" peuvent être "normaux".
- exemples d'anomalie certaine : lien détecté entre "Tip" et "Sleeve" d'un jack 6,35 mm TS ou TRS, lien quelconque entre deux broches d'une prise XLR, DIN, Speakon ou Ethernet
- exemples de doute : lien détecté entre "Ring" et "Sleeve" d'un jack 6,35 mm inséré dans une embase TRS (s'agit-il d'un jack TS ou d'un jack TRS ?). Autre cas possible de doute quand un lien est détecté entre "Ring" et "Sleeve" d'un câble adaptateur avec jacks TRRS...
Voici quelques exemples de visuels mettant en évidence des liaisons normales et sans coupure ni court-circuit.
Voici quelques exemples de visuels mettant en évidence des liaisons inversées, coupées ou en court-circuit.
Dans la grande majorité des cas et en situation normale (câble valide), on devrait avoir une et une seule LED allumée sur chacune des X premières lignes ou X premières colonnes, X représentant le nombre de fils de liaisons dans le câble considéré.
Quand aucune LED n'est allumée sur une ligne ou colonne, cela
indique une absence normale de liaison ou une rupture anormale.
Quand
plusieurs LED sont allumées sur une même ligne ou colonne, cela indique
un court-circuit (ou contact normal, voir remarque ci-après).
Schéma
Le schéma de mon testeur de câble 002 est visible ci-après, il est complet.
Analyse des liaisons
Tous les connecteurs "de départ" SEND sont câblés sur un bus de 8 fils (Send_1 à Send_8), c'est aussi le cas des connecteurs "d'arrivée" RETURN (Return_1 à Return_8). Pour tous les câbles "droits" (non croisés), chaque départ Send_X est censé arriver sur son correspondant Return_X (par exempleSend_1 sur Return_1, Send_2 sur Return_2, etc).
Le microcontrôleur PIC analyse chaque ligne, les unes après les autres, en trois étapes (240 mesures ou contrôles au total) :
- Etape 1 : analyse des connexions du côté SEND seulement (56 mesures ou contrôles)
- Etape 2 : analyse des connexions du côté RETURN seulement (56 mesures ou contrôles)
- Etape 3 : analyse des connexions entre lignes SEND et lignes RETURN (128 mesures ou contrôles)
Remarque : les appellations "départ" (SEND) et "arrivée/retour" (RETURN) que j'ai attribuées au testeur ne concernent pas les câbles à tester. En précisant cela, je pense en particulier à ceux qui se questionneront sur la manière de tester un câble d'insert équipé d'un côté d'un jack TRS et de l'autre de deux jacks TS, sachant qu'avec ce type de câble on dispose d'une liaison SEND et d'une liaison RETURN ;)
Forme des signaux d'analyse
Les signaux envoyés sur les lignes SEND sont "codés", bien que l'envoi d'une simple tension continue fixe suffirait. En effet, une analyse logique simple (de type tout ou rien) permet de déceler facilement une coupure ou un court-circuit.
Peut-être peut-on avancer l'idée que si je m'embête à compliquer les choses, c'est qu'il y a une raison... secrète ;)
Détection des mauvais contacts fugitifs
Les trois étapes principales d'analyses et les mises à jour de la matrice d'affichage LED sont effectuées 4 fois par seconde (période 250 ms). Pour ne manquer aucune anomalie liée à un mauvais contact fugitif qui surviendrait entre deux blocs d'analyse, une surveillance permanente et très réactive est effectuée sur chaque ligne SEND et sur chaque ligne RETURN. Ainsi, tout micro-court-circuit ou micro-coupure provoquera systématiquement l'allumage de la LED rouge Défaut, même si sa brièveté ne permet pas de le déceler à l'oeil.
Affichage des résultats
Une matrice de 8x8 LED permet de visualiser la "grille" des connexions relevées entre les deux extrémités du câble sous test (entre lignes SEND et lignes RETURN). Afin de simplifier le système d'affichage, j'ai utilisé un circuit spécialisé de type HT16K33. Ce circuit spécialement conçu pour le matriçage de LED et de clavier n'est actuellement pas exploité à fond, il pourrait l'être dans l'avenir.
Horloge du PIC
La vitesse et la précision de l'horloge n'ont ici aucune espèce d'importance, l'horloge interne du PIC configurée à 1 MHz fait amplement l'affaire. Cela économise un quartz ou résonnateur, libère deux lignes d'entrée/sortie et surtout... économise de l'énergie.
Alimentation
L'alimentation est confiée à une source de 9 V (pile ou bloc d'alimentation secteur) associée à un régulateur de tension 78L05 dont le courant maximal de sortie est de 100 mA. Afin de limiter la consommation moyenne du système (plus grande autonomie sur pile), j'ai utilisé la fonction intégrée de réduction de luminosité du HT16K33.
Prototype
Le premier prototype a été réalisé conformément au dessin de circuit imprimé proposé plus loin.
Pour commencer, mise en place des composants CMS : condensateurs, résistances LED et circuit intégré HT16K33 (VT16K33). Ensuite, mise en place des composants traversants et des connecteurs.
Le circuit intégré HT16K33 (VT16K33) en version CMS est bien planqué sous la matrice de LED (photo de droite ci-devant).
Mais damned ! Je me suis trompé dans le routage de la matrice d'affichage ! J'ai en effet utilisé une empreinte de matrice 8x8 LED "en ordre", avec colonnes sur les 8 premières broches (1 à 8) et rangées sur les 8 dernières (9 à 16). Or, la matrice utilisée, une 788BS (20 mm x 20 mm) n'est pas du tout organisée de la sorte. Il m'a fallu adapter mon système, dans un premier temps avec des fils volants (les deux photos de gauche ci-après), dans un deuxième temps avec un adaptateur fait maison (les deux photos de droite ci-après).
Bien
entendu, le dessin final du PCB a été corrigé pour permettre une insertion
normale (sans adaptateur) de l'afficheur LED 8x8 points.
Ci-après (photo de droite), test d'un câble Ethernet non-croisé :
Remarque : la dernière photo ci-devant a été prise avant modification en miroir de la matrice d'affichage 8x8 LED. Sur cette photo en effet, le point [1/1] est affiché en haut à droite au lieu de l'être en haut à gauche, sachant que la lecture de la matrice se fait quand les connecteurs Ethernet RJ45 sont placés en bas.
Circuit imprimé (PCB)
Réalisé en double face.
Dessin du PCB (format PDF) - version du 30/12/2021
Logiciel du PIC
Logiciel compilé (*.hex) pour PIC 16F18857.
Testeur de câbles 002 - PIC 16F18857 - (V1.0 du 09/10/2022)
Historique
09/10/2022
- Mise à disposition du logiciel pour PIC 16F18857.
- Logiciel PIC : modification du mode d'analyse pour les contrôles
effectués côté SEND seul ou RETURN seul. Le mode d'analyse utilisé pour
les contrôles entre SEND et RETURN reste le même.
23/01/2022
- Prototype : ajout des quatre embases RCA/Cinch.
- Logiciel PIC : modification en miroir de l'affichage matrice 8x8 (le
point [1/1] était affiché en haut à droite au lieu de l'être en haut à gauche).
- Logiciel PIC : correction bug lecture sur la ligne RA7 avec le PIC
16F18857, problème mis en évidence lors du test d'un câble
Ethernet RJ45. Le problème, lié à une mauvaise configuration d'horloge,
n'existait
pas avec le PIC 18F26K22 que j'ai provisoirement utilisé en
attendant de recevoir les PIC 16F1885x.
02/01/2022
- Schéma : ajout du numéro des broches de la matrice 8x8 LED 788BS.
- PCB : correction erreur routage matrice 8x8 LED.
- Prototype : ajout photos du premier prototype.
12/12/2021
- Première mise à disposition.