Cable módem nulo: Conexión de dos puertos serie con la misma función

Los puertos serie no negocian. Cada extremo envía datos por un pin y recibe por otro, y ambos extremos fueron diseñados para funcionar de forma diferente.

Un ordenador, una impresora, una impresora de etiquetas, un registrador de datos y la mayoría de los módulos de control industrial presentan un tipo de puerto. Un módem, y cualquier dispositivo que lo reemplace, presenta el otro tipo. Un cable directo entre dos dispositivos de cada tipo transmite datos. El mismo cable entre dos dispositivos del mismo tipo no transmite nada, y ambos puertos no registran datos.

Un cable módem nulo intercambia el par de transmisión y recepción, lo que permite que funcione el segundo caso. Dos parámetros determinan si un enlace lo necesita: la función del puerto en cada extremo y el pin que transporta los datos de transmisión.

¿Por qué a veces dos puertos necesitan un cable cruzado?

La división de funciones que asume el estándar RS-232

El protocolo RS-232 asignaba una función diferente a cada extremo del enlace. El terminal (DTE) generaba los datos, mientras que el módulo de comunicación (DCE) los transmitía. En el primer grupo se incluía un ordenador de sobremesa, junto con una impresora, un registrador de datos y un módulo de control industrial. En el segundo grupo se incluía un módem, junto con equipos diseñados para simular su función.

El trabajo solucionó el problema del pin. Un terminal enviaba por el pin 3 y recibía por el pin 2. Un extremo de comunicación enviaba por el pin 2 y recibía por el pin 3. Al colocar uno de cada uno en un cable, el pin de envío coincidía con un pin de recepción. Todos los cables podían pasar directamente.

Cuando ambos extremos reclaman el mismo rol

Dos puertos de computadora en un enlace rompieron esa configuración. Ambos transmitían por el pin 3. Un cable directo conectó el pin 3 con el pin 3 y el pin 2 con el pin 2, y ninguno de los extremos recibió señal. Ambos puertos permanecieron listos mientras el enlace permanecía vacío.

Dos puertos de comunicación fallaron de la misma manera. Misma causa, misma reparación.

De dónde proviene el nombre

El adaptador que lo reparó sustituyó a un par de módems. Dos dispositivos terminales se habían comunicado anteriormente a través de dos módems y una línea telefónica. El adaptador omitió la línea y copió la única modificación que los módems realizaban en los cables: el intercambio de pines. Sin línea, sin marcación, sin operador. Null registró esas tres ausencias.

¿Por qué el cable sobrevivió al módem?

Dos ordenadores de sobremesa transferían archivos mediante un cable serie cuando faltaba una tarjeta de red. El sistema integrado mantenía el mismo patrón. Un portátil se comunicaba con un controlador que proporcionaba un puerto de terminal, y no había ningún módem en la habitación.

Lea el tipo de puerto antes de realizar su pedido.

El género del conector como primera pista

El conector de 9 pines y su convención de género provienen de TIA/EIA-574. Un puerto DCE generalmente llevaba un conector DB9 hembra, y un puerto DTE un conector DB9 macho. Las extensiones de panel, los cables adaptadores y los equipos antiguos rompían ese patrón con la suficiente frecuencia como para que la carcasa resultara una pista.

Confirmación del funcionamiento de la señal en cada extremo.

El pin 3 en ambos extremos fijaba el cable. Ambos extremos transmitían allí, por lo que el par se cruzaba. Un extremo transmitía por el pin 3 y el otro por el pin 2, dejando todos los pines en línea recta. El manual del controlador o el diagrama del puerto incluían la asignación de pines del cable RS-232 para ese dispositivo, y podían intervenir cuatro líneas: transmisión, recepción, solicitud de envío y autorización de envío.

Lo que pertenece al billete del puerto

En la nota para cada dispositivo se incluían cuatro datos: el nombre del dispositivo, la función del puerto, el tipo de conector y el pin de transmisión. El proveedor trabajaba con esta información. Si no la proporcionaba, respondía con una pregunta y el pedido quedaba pendiente de una ronda de aclaraciones.

¿Qué líneas cruza un cable módem nulo?

Las tres líneas que transportan los datos

La configuración de un módem nulo comienza con tres cables. El pin 2 de un extremo se une al pin 3 del otro. El pin 3 se une al pin 2. El pin 5 se une al pin 5. Un par cruzado envía datos en ambas direcciones, y el pin 5 proporciona una referencia compartida a ambos extremos. Un enlace que transmitiera datos sin pausas no necesitaba nada más.

Agregar el par de apretón de manos

El control de flujo requería más cables. La solicitud de envío en un extremo coincidió con la autorización de envío en el otro, por lo que un puerto que esperaba permiso antes de enviar lo recibió. El conjunto de datos listo, el terminal de datos listo y la detección de portadora se emparejaron o se reiniciaron, ya que cada puerto esperaba que un módem respondiera allí.

Algunos enlaces funcionaban con tres cables. Un dispositivo que retenía los datos hasta obtener permiso no podía hacerlo.

Por qué el diseño no está fijo por el estándar

RS-232 definió las funciones de los puertos y los nombres de las señales. La configuración de pines de un adaptador módem nulo quedaba fuera de este estándar. Los proveedores diferían principalmente en los cables de control de flujo, por lo que dos cables de control de flujo completo vendidos bajo una misma marca podían tener configuraciones diferentes. El diagrama lo resolvió. Se verificó la correspondencia de pines entre los dos dispositivos, ya que la etiqueta de la bolsa describía el adaptador de forma imprecisa.

Convertir la decisión sobre el cableado en una orden de producción

Construcción de cables para distancia e interferencia

Un dibujo indicaba la ubicación de los pines, la carcasa del puerto y la longitud. El cable en sí a menudo no aparecía en la hoja, y el recorrido determinaba esa parte.

El cableado interno dentro del gabinete utilizaba cable plano gris con conductores de cobre estañado de calibre 28 AWG. Su aislamiento era de PVC, superó las pruebas de inflamabilidad vertical exigidas por las normas UL y CSA, y sus especificaciones de temperatura y voltaje cubrían el interior de los equipos.

Un recorrido que se curvaba alrededor del chasis trasladó la solución al cable de conexión, que permanece flexible donde el cable tiene que seguir el contorno del chasis.

Un armario lleno de inversores y fuentes de alimentación conmutadas también necesitaba un blindaje: papel de aluminio o trenza de cobre estañado, medido en toda la banda de gigahercios.

A partir de los cinco metros, el blindaje se retraía o el conductor se expandía, debido a que la resistencia y el ruido acoplado aumentaban conjuntamente con la distancia.

Terminales de enchufe o de crimpado IDC

El puerto y el volumen seleccionaron el terminal. Un conector IDC presionó la cinta sobre las cuchillas de desplazamiento de aislamiento en un solo movimiento, y el paso seleccionó la pieza. El tamaño común de 2,54 mm cubría la impresora, el controlador industrial y el conector de la placa de circuito impreso.

Los terminales de crimpado permitieron acceder a las interfaces a las que no podía llegar un conector IDC, incluso a los pasos más pequeños de los instrumentos.

En cualquier caso, era necesario comprobar el ajuste. Una lámina IDC debía atravesar el aislamiento hasta el cobre. Un cuerpo debía cerrarse sobre el cable trenzado con la fuerza suficiente. Un margen de corriente de un quinto mantenía el contacto dentro de su capacidad nominal, y el bronce fosforoso con baño de estaño u oro cubría el riesgo de oxidación.

El error de pin que provoca un cable cruzado

Dos dibujos reposaban sobre un banco. Uno estaba recto. El otro, cruzado. Un operario escogió la hoja que coincidía con la longitud, fabricó el cable, y este parecía correcto hasta que alguien lo probó.

Publicar la correspondencia de los alfileres en la estación solucionó el problema. Ambos patrones se colocaron uno al lado del otro, y el primer artículo se comparó con el dibujo antes de que continuara la producción.

Cómo se verifica cada conjunto antes de su envío

Las pruebas que demuestran la validez del mapa de pines

Primero se comprobó la continuidad, pin por pin, comparándola con el dibujo. Se detectó un cable cruzado construido en línea recta y un cable recto construido en línea cruzada, y ambos parecían correctos a simple vista.

A continuación, se midió la resistencia de contacto, y se exigió que la construcción personalizada no superara los 15 miliohmios. La resistencia de aislamiento alcanzó los cientos de megaohmios. Todos los terminales se sometieron a una prueba de tracción, ya que una conexión con poca fuerza podría resistir la prueba y fallar en condiciones reales de funcionamiento. En los casos en que se instaló un blindaje, se evaluó su eficacia.

Cada ensamblaje serie y COM construido por LUONYX Se probó pieza por pieza antes de ser empaquetada.

Los controles de materia prima y proceso que lo respaldan

La mayoría de esos fallos comenzaron mucho antes del ensamblaje. Un engaste demasiado bajo dejaba el conductor suelto en el barril. El revestimiento oxidado aumentaba la resistencia en la unión. Una lámina IDC que no llegaba al cobre dejaba un circuito abierto.

Cada causa tenía una configuración que la eliminaba. La fuerza de engaste se calibró según el diámetro del cable. Los cables y terminales entrantes se inspeccionaron según las especificaciones antes de su almacenamiento. Las cuchillas de corte se ajustaron para marcar el aislamiento y mantener intacto el conductor.

Qué debe aparecer en el dibujo

El plano indicaba los pines y su correspondencia. Añadía el tipo de cable, la longitud, el paso del conector y los criterios de aceptación de continuidad y resistencia a la tracción. Cada prueba en la línea comparaba un cable con dicho plano. Un pedido sin plano obligaba al inspector a comparar un cable con una idea preconcebida.

Donde un producto estándar aún necesita mejoras

Las piezas del catálogo cubrían el patrón común. Donde un gabinete necesitaba varios puertos, conjunto de cable plano multipuerto serie Los transportaban en una cinta con el cruce incorporado en el cable. Un panel manejado en servicio tomaba un Cable serie COM moldeado reforzado de nueve pines, donde la carcasa moldeada soportaba el desgaste en lugar de la junta. Donde el número de puertos, la carcasa o el paso quedaban fuera del catálogo, el Programa de cables ODM/OEM Antes de que comenzara la producción, se fijó el mapa de pines, el conector y los criterios de prueba en un dibujo.

Conclusión

Los dos puertos conectan el cable. Misma dirección de señal en los pines de datos y el par se cruza. Direcciones opuestas y cada pin pasa directamente. El estándar deja abierto el cableado de control de flujo, por lo que el cruce debe estar incluido en la especificación. La prueba de continuidad verifica el mapa de pines en cada unidad.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Puede un adaptador reemplazar un cable módem nulo?

A1: Cumple la misma función y añade dos interfaces de conector al enlace. Esto funciona bien en un banco de pruebas. En equipos con espacio limitado, dos interfaces adicionales suponen dos uniones más que asegurar. Es mejor integrar el conector cruzado en el cable.

P2: ¿Todos los cables módem nulo cruzan las líneas de protocolo de enlace?

A2: No. La versión de tres líneas cruza las líneas de transmisión, recepción y tierra de señal, y es adecuada para un enlace que transmite datos sin esperas. Un dispositivo que retiene sus datos hasta que recibe una señal de autorización también necesita que las líneas de protocolo de enlace estén cruzadas. La documentación del puerto especifica el nombre de dichas líneas.

P3: ¿Qué debe indicar una orden de compra?

A3: Correspondencia de los pines con los números indicados, tipo de cable, longitud, paso del conector y criterios de aceptación de continuidad y resistencia a la tracción. Con estos elementos del plano, se verifica que el cable entregado cumpla con el pedido.