jueves, 20 de diciembre de 2012

Guía de Ethernet Para Certificación Cisco

Ethernet

Ethernet es un método de conexión de acceso al medio que permite a todos los host en una red compartir el mismo ancho de banda de un enlace. Ethernet es popular porque es en buena forma escalable, o sea que es comparativamente fácil de integrar nuevas tecnologías, como Fast Ethernet y Gigabit Ethernet, en una infraestructura de red existente. Es también relativamente simple de implementar en primer lugar, y con él, la reparación de averías es razonablemente accesible. Ethernet usa las especificaciones de las capas de Enlace de Datos y Física.

Ethernet usa Detección de Portadora, Múltiple Acceso con Detección de Colisiones (CSMA/CD), un protocolo que ayuda a los dispositivos compartir el ancho de banda eventualmente sin tener dos dispositivos transmitiendo al mismo tiempo en el medio de red. CSMA/CD fue creado sobre todo para el problema de esas colisiones que ocurren cuando los paquetes son transmitidos simultáneamente de diferentes nodos. Una buena administración de colisiones es crucial, porque cuando un nodo transmite en una red CSMA/CD, todos los otros nodos en la red reciben y examinan esa transmisión. Solo puentes y routers pueden prevenir efectivamente una transmisión que se propaga en toda la red.

Entonces, ¿cómo es que el protocolo CSMA/CD trabaja? Veamos la figura siguiente:


Cuando un host quiere transmitir sobre la red, primero chequea por la presencia de una señal digital en el cable. Si no hay una señal (no hay otro host transmitiendo), el host procederá con su transmisión. Pero no se detiene alii. El host transmisor constantemente monitoriza el cable para asegurarse que otros hosts no empiecen a transmitir. Si el host detecta otra señal en el cable, envía una señal jam extendida que causa que todos los nodos en el segmento paren de enviar datos (señal de ocupado). Los nodos responden a esa señal jam esperando un momento antes de tratar de transmitir de nuevo. Los algoritmos backoff  determinan cuando las estaciones en colisión puedan retransmitir. Si las colisiones se mantienen después de 15 intentos, los nodos tratan de transmitir cuando el tiempo acabe.

Cuando una colisión ocurre en una LAN Ethernet, los siguientes pasos ocurren:

•             Una señal jam informa a todos los dispositivos que una colisión ha ocurrido.
•             La colisión invoca un algoritmo backoff aleatorio.
•           Cada dispositivo en el segmento Ethernet para de transmitir por un corto tiempo hasta que el tiempo expire.
•             Todos los hosts tienen igual prioridad de transmitir después que el temporizador haya expirado.
Los siguientes son efectos de tener una red CSMA/CD sosteniendo colisiones pesadas:
•             Retardo
•             Bajo rendimiento
•             Congestión

Ethernet Half-Duplex y Full-Duplex

Ethernet Half-Dulpex es definido en el Ethernet original 802.3; Cisco dice que se usa solo un par de cables con una señal digital corriendo en ambas direcciones en el segmento. Ciertamente, las especificaciones IEEE discuten el proceso de half duplex de forma algo diferente.

También se usa el protocolo CSMA/CD ara ayudar a prevenir colisiones y permitir retransmitir si una colisión ha ocurrido. Si un hub es conectado a un switch, debe operar en modo half duplex porque las estaciones finales deben ser capaces de detectar colisiones. Ethernet Half-Duplex típicamente 10BaseT es solo cerca de 30 a 40 por ciento eficiente como Cisco lo ve, porque una red 10BaseT larga usualmente trabajara solo de 3 a 4Mbps a lo mucho.

Pero Ethernet Full-Duplex usa dos pares de cables en vez de un par de cables como half duplex. Y full duplex usa una conexión punto a punto (point-to-point) entre el transmisor del dispositivo que transmite y el receptor del dispositivo que recibe. Esto significa que con la transferencia de datos full duplex, se conseguirá más velocidad de transferencia de datos comparada con half duplex. Y porque el dato transmitido es enviado en un diferente grupo de cables del dato recibido, las colisiones no ocurrirán.

La razón por la que no hay que preocuparse a cerca de las colisiones es porque ahora es como un camino libre con múltiples vías en vez de una sola vía provista por half duplex. Ethernet Full-Duplex supuestamente ofrece 100 por ciento de eficiencia en ambas direcciones, por ejemplo, se puede conseguir 20Mbps con un Ethernet de 10Mbps corriendo a full duplex o 200Mbps para un Fast Ethernet. Pero esta velocidad es algo conocida como una velocidad agregada, que se traduce como "se supone tener" 100 por ciento de eficiencia. Sin garantías.

Full-duplex Ethernet puede ser usado en tres situaciones:

•             Con una conexión de un switch a un host
•             Con una conexión de un switch a un switch
•             Con una conexión de un host a un host usando un cable cruzado (crossover cable).

Ethernet Full-Duplex requiere una conexión punto a punto cuando solo dos nodos están presentes. Se puede correr full duplex con cualquier dispositivo excepto con un hub.

Ahora, si es capaz de toda esa velocidad, ¿por qué no se podría repartir? Bueno, cuando un puerto Ethernet Full-Duplex está prendido, primero conecta hacia el terminal remoto y negocia con el otro terminal del enlace Fast Ethernet. Esto es llamado un mecanismo de auto-detección. Este mecanismo primero decide sobre la capacidad de intercambio, que significa chequear si puede correr a 10 o 100Mbps. Luego chequea si puede correr a full duplex, y si no se puede, lo hará en half duplex. Finalmente, recordar estos puntos importantes:

•             No hay colisiones en modo full duplex.
•             Un puerto dedicado de un switch es requerido por cada nodo full duplex.
•             La tarjeta de red del host y el puerto del switch deben ser capaces de operar en modo full duplex.

Ethernet en la Capa de Enlace de Datos

Ethernet en la Capa de Enlace de Datos es responsable por el direccionamiento Ethernet, comúnmente referido al direccionamiento de hardware o direccionamiento MAC. Ethernet es también responsable por convertir los paquetes recibidos de la Capa de Red en frames y prepararlos para la transmisión en la red local a través del método de contenimiento de acceso al medio de Ethernet.

Direccionamiento Ethernet

Aquí es donde se especifica cómo trabaja el direccionamiento Ethernet. Usa la dirección de Control de Acceso al Medio (MAC) que está grabada en cada tarjeta de red Ethernet (NIC). La dirección MAC, o hardware, es una dirección de 48-bits (6-bytes) escrita en un formato hexadecimal.
La figura siguiente muestra la dirección MAC de 48-bits y como los bits están divididos.


La identificación única de organización (OUI) es asignada por el IEEE a una organización. Está compuesta de 24 bits, o 3 bytes. La organización, en turno, asigna una dirección administrada global (24 bits, o 3 bytes) que es única (suponiendo, de nuevo sin garantías) para cada y todos los adaptadores que fabrica. Mirando de cerca la figura. El primer bit de izquierda a derecha es el bit Grupo/Individual (I/G). Cuando tiene un valor de 0, se puede asumir que la dirección es la dirección MAC de un dispositivo y puede aparecer en la porción de fuente de la cabecera MAC. Cuando es un 1, se puede asumir que la dirección representa una dirección broadcast o una multicast en Ethernet o una broadcast o dirección funcional en TR y FDDI. El siguiente bit es el bit G/L (también conocido como U/L, donde U significa universal). Cuando es 0, este bit representa una dirección globalmente administrada (como por el IEEE). Cuando el bit es un 1, representa una dirección localmente gobernada y administrada o código asignado por el fabricante. Esta porción comúnmente empieza con 24 ceros para la primera tarjeta hecha y continua en orden hasta que haya 24 unos para la última tarjeta hecha (la tarjeta numero 16,777,216 fabricada). Se encontrara en muchos fabricantes que usan estas mismos seis dígitos hexadecimales como los últimos seis caracteres de su número serial en la misma tarjeta.

Frames Ethernet

La capa de Enlace de Datos es responsable de transformar bits en bytes y bytes en frames. Las Frames son usadas en la capa de Enlace de Datos para encapsular paquetes entregados por la capa de Red para la transmisión en un tipo de acceso al medio.

La función de las estaciones Ethernet es pasar frames de datos entre cada uno usando un grupo de bits conocidos como un formato frame MAC. Este provee detección de errores del Chequeo de Redundancia Cíclica (CRC). Pero esta detección de errores, no es una corrección de errores. Las frames, 802.3 y la Ethernet se muestran en la figura siguiente:


Seguido están los detalles de los diferentes tipos de campos de las frames, 802.3 y Ethernet:

Preámbulo (Preamble) Un patrón alterno de unos y ceros, provee un reloj de 5MHz al initio de cada paquete, que permite a los dispositivos receptores bloquear la oleada de bits entrantes.

Delimitador de Inicio de Frame (SFD)/Synch El preámbulo tiene siete octetos y el SFD tiene un octeto (synch). El SFD es 10101011, donde el último par de unos permiten al receptor reconocer el inicio de los datos luego de sincronizar con el patrón de unos y ceros alternos.

Dirección de Destino (DA) Este transmite un valor de 48-bits usando el bit menos significativo (LSB) primero. La dirección de destino es usada por las estaciones receptoras para determinar si un paquete entrante esta direccionado a un nodo en particular. La dirección de destino puede ser una dirección individual o un broadcast o una dirección MAC multicast. Un broadcast está lleno de unos (efes "F" en hexadecimal) y es enviado a todos los dispositivos pero un multicast es enviado solo a un subconjunto de nodos de una red.

Dirección de Origen (SA) La dirección de origen es una dirección MAC de 48-bits usada para identificar el dispositivo transmisor, y usa el bit LSB primero. Los formatos de las direcciones broadcast y multicast son ilegales dentro del campo SA.

Longitud o Tipo (Length or Type) 802.3 usa el campo Longitud (Length), pero el frame Ethernet usa el campo Tipo (Type) para identificar el protocolo de la capa de Red. 802.3 no puede identificar el protocolo de la capa más alta y debe ser usado con un propietario LAN- IPX por ejemplo.

Datos (Data) Este paquete se envía hacia la capa de Enlace de Datos desde la capa de Red. El tamaño puede variar desde 64 a 1500 bytes. 

Secuencia de Comprobación de secuencia (FCS) FCS es un campo al final del frame que es usado para guardar el CRC.

Por un minuto veamos que algunos frames que se tiene como resultado de un analizador de red.

Destination:                          00:60:f5:00:1f:27
Source:                                00:60:f5:00:1f:2c
Protocol Type:                     08-00 IP

Este es un frame Ethernetll. Informa que el campo tipo es IP, o 08-00 en hexadecimal.

El siguiente frame tiene los mismos campos, y debe ser un frame Ethernet II también: 

Destination:          ff:ff:ff:ff:ff:ff     Ethernet Broadcast
Source:                02:07:01:22:de:a4
Protocol Type:     81-37 NetWare

En este ejemplo se puede ver que el frame puede llevar más que IP puede también llevar IPX, o 81-37h. Nos ha informado que el frame fue broadcast? Claro, si lo es, porque la dirección hardware de destino está formada por unos en binario, o efes en hexadecimal.

Ahora, prestemos atención especial hacia el campo Longitud en el siguiente frame; este debe ser un frame 802.3.

Flags:                    0x80 802.3
Status:                  0x00
Packet Length:      64
Timestamp:           ff:ff:ff:ff:ff:ff     Ethernet Broadcast
Source:                 08:00:11:07:57:28
Length:                 34

El problema con este frame es este: Como puede uno saber que protocolo está siendo entregado a la capa de Red? No está especificado en el frame, puede ser IPX. Por qué? Porque cuando Novell creo el tipo de frame 802.3 (antes el IEEE lo llamo 802.3 Raw), Novell era el único servidor LAN. Tanto, que Novell asumió que si alguien coma en una LAN, debe usar IPX, y no incluyo alguna información del protocolo de capa de Red en el frame 802.3.

Ethernet en la Capa Física

Ethernet  fue implementado primero por el grupo llamado DIX (Digital, Intel, y Xerox). Ellos crearon e implementaron la primera especificación LAN Ethernet, que el IEEE uso para crear el Comité IEEE 802.3 (IEEE 802.3 Committee). Este era una red de 10Mbps que funcionaba en cable coaxial y eventualmente en par trenzado y libra como medios físicos.

El IEEE extendió el Comité 802.3 a dos nuevos comités conocidos como 802.3u (Fast Ethernet) y 802.3ab (Gigabit Ethernet en categoría 5) y finalmente 802.3ae (10Gbps sobre fibra y coaxial).

La figura siguiente muestra el IEEE 802.3 y las especificaciones originales Ethernet en capa Física.


Cuando se diseña una LAN, es realmente importante entender los diferentes tipos de medios de Ethernet disponibles. Por supuesto, puede ser muy bueno usar Gigabit Ethernet para cada computadora de escritorio y 10Gbps entre switches, y aunque esto pueda pasar un día, justificar el costo de esa red hoy en día podría ser bastante difícil. Pero si se combinan y unen los diferentes tipos de medios de Ethernet actualmente disponibles, se puede lograr una solución de red que funcione muy bien, con un costo efectivo.

La EIA/TIA (Asociación de Industrias Electrónicas y la nueva Alianza de Industrias de las Telecomunicaciones) es el cuerpo de estándares que crean las especificaciones de la capa Física para Ethernet. La EIA/TIA especifica que Ethernet usa un conector RJ (registered jack connector] con una secuencia de cableado 4 5 en par trenzado sin pantalla (UTP) cableado (RJ-4 5). Sin embargo, la industria está inclinándose a llamarlo cableado (RJ-4 5). Sin embargo, la industria está inclinándose a llamarlo conector modular de 8-pines (8-pin modular connector).

Cada tipo de cable Ethernet que está especificado por la EIA/TIA tiene atenuación inherente, que es definida como la perdida de intensidad de serial al viajar a lo largo de un cable y es medida en decibelios (dB). El cableado es medido en categorías. Un cable de alta calidad que tendrá una categoría con coeficiente alto y baja atenuacion. Por ejemplo, la categoría 5 es mejor que la categoría 3 porque los cables de categoría 5 tienen más pares trenzados de cables por pie y por lo tanto menos conversación cruzada (crosstalk). Crosstalk es la señal de interferencia indeseada desde pares adyacentes en el cable.

Aquí están los estándares originales del IEEE 802.3:

10Base2 10Mbps, tecnología de bandabase, alcanza los 185 metros de longitud. Conocido como thinnet (cable delgado) y puede soportar amiba de 30 estaciones de trabajo en un segmento simple. Usa un bus físico y lógico con conectores AUI, El 10 significa 10Mbps, Base significa tecnología de bandabase, y el 2 significa a lo mucho 200 metros. Las tarjetas 10Base2 Ethernet usan BNC (Conector Naval Británico, aunque tiene otras descripciones) y el conector T para conectarse a la Red.

10Base5 10Mbps, tecnología de bandabase, alcanza 500 metros en longitud. Conocido como thicknet (cable grueso). Usa un bus físico y lógico con conectores AUI. Alcanza los 2500 metros con repetidores y 1024 usuarios para todos los segmentos.

10BaseT 10Mbps usando cableado UTP de categoría 3. Diferente de las redes 10Base2 y 10Base5, cada dispositivo debe conectarse en un hub o switch, y se podrá tener solo un host por segmento o cable. Usa un conector RJ-45 (8-pin modular connector) con una topología física de estrella y una lógica de bus.
La Base en el estándar de red anterior significa bandabase, que es un método de señalización para comunicación en la red.

Cada estándar de 802.3 define una Interface Accesorio de Unidad (AUI), que permite transferencia de "un bit en un tiempo" a la capa Física desde el método de acceso al medio del Enlace de Datos. Esto permite a la MAC permanecer constante pero significa que la capa Física puede soportar cualquier tecnología nueva o existente. La interface AUI original fue un conector de 15-pines, que permitía un transceptor (transmisor/receptor) que proveyó una conversión de 15-pines a par trenzado.

La cosa es que la interface AUI no puede soportar un Ethernet a 100Mbps porque hay altas frecuencias involucradas. 100BaseT necesito una nueva interface, y las especificaciones 802.3u crearon una llamada Interface Media Independiente (Mil), que provee un rendimiento de 100Mbps. El Mil usa un nibble, definido con 4 bits. Gigabit Ethernet usa una Interface Gigabit Media Independiente (GMII) y transmite ocho bits al mismo tiempo.

802.3u (Fast Ethernet) es compatible con 802.3 Ethernet porque comparten las mismas características físicas. Fast Ethernet y Ethernet usan la misma unidad de transmisión máxima (MTU), usa el mismo mecanismo MAC, y preserva el formato del frame que es usado por 10BaseT Ethernet. Básicamente, Fast Ethernet está basado en una extensión de la especificación IEEE 802.3, excepto que ofrece una velocidad incrementada en diez veces la de 10BaseT.

Aquí están algunos estándares expandidos de IEEE Ethernet 802.3:

100BaseTX (IEEE 802.3u) EIA/TIA categoría 5, 6, o 7 cableado UTP dos pares. Un usuario por segmento; alcanza 100 metros de longitud. Usa un conector RJ-45 con una topología de estrella y una lógica de bus.

100BaseFX (IEEE 802.3u) Usa fibra 62.5/125-micron (micrómetros) fibra multimodo. Topología punto a punto, alcanza 412 metros de longitud, Usa un conector ST o SC, que son los conectores de interface media.

1000BaseCX (IEEE 802.3z) Cobre par trenzado llamado twinax (un par coaxial balanceado) que solo puede funcionar hasta los 25 metros.

1000BaseT (IEEE 802.3ab) Categoría 5, cuatro pares trenzados cableado UTP alcanza 100 metros de longitud.

1000BaseSX (IEEE 802.3z) MMF (Fibra multimodo) usando un núcleo de 62.5 y 50-micron; usa un láser de 850 nanómetros y puede funcionar hasta 220 metros con 62.5-micron, 550 metros con 50-micron.

1000BaseLX (IEEE 802.3z) Fibra monomodo que usa un núcleo de 9- micron y un láser de 1300 nanómetros y puede alcanzar desde 3 kilometres hasta 10 kilometres.

Para implementar un medio de red que no sea susceptible a las interferencias electromagnéticas (EMI), la fibra óptica provee más seguridad, larga distancia y un cable no susceptible al EMI.

Cableado Ethernet

El cableado Ethernet es una importante discusión . Hay tres tipos de cables Ethernet disponibles:

•             Cable directo (Straight-through cable)
•             Cable cruzado (Crossover cable)
•             Cable transpuesto o volteado (Rolled cable)

Cable Directo (Straight-Through Cable)

El cable directo es usado para conectar

•             Un host a un switch o hub
•             Un router a un switch o hub

Cuatro cables son usados en el cable directo para conectar dispositivos Ethernet. Es relativamente simple implementar este tipo; la figura siguiente muestra las cuatro líneas en un cable directo Ethernet.

Nótese que solo los pines 1, 2, 3, y 6 son usados. Conectar 1 con 1, 2 con 2, 3 con 3, y 6 con 6. Sin embargo, recordar que esto podría ser un único cable Ethernet y no podría trabajar con Voice, Token Ring, ISDN, y otros.

Cable Cruzado (Crossover Cable)

El cable cruzado puede ser usado para conectar

•             Un switch a otro switch
•             Un hub a otro hub
•             Un hub a un switch
•             Un router directo a un host

Las mismas cuatro líneas son usadas en este cable como en el cable directo; pero la conexión de pines es diferente. La Figura 6 muestra como las cuatro líneas son usadas en el cable cruzado Ethernet. 


Nótese que se conecta los pines 1 a 3 y 2 a 6 en cada lado del cable.

Cable Volteado (Rolled Cable)

Aunque el cable volteado no se usa para juntar algunas conexiones Ethernet, se puede usar el cable volteado Ethernet para conectar un host a un puerto de comunicación serial de consola (com) de un router.

Si se tiene un switch o router Cisco, se puede usar este cable para conectar una PC corriendo un HyperTerminal hacia el hardware Cisco. Ocho líneas son usadas en este cable para conectar dispositivos seriales, aunque no todas las ocho líneas son usadas para enviar información, justo como una red Ethernet. La siguiente muestra los ocho cables usados en un cable volteado.


Este es probablemente uno de los cables más fáciles de hacer porque se debe cortar al final en un lado de un cable directo, y voltearlo para ponerlo en un nuevo conector.

Una vez que se tiene el cable correcto conectado de la PC a un router o switch Cisco, se puede ejecutar un HyperTerminal para crear una conexión a la consola y configurar el dispositivo. Para esto se siguen los siguientes pasos en un sistema operativo Windows:

  1. Entre a Inicio | Accesorios | Comunicaciones y hacer click en HyperTerminal, luego ingresar un nombre para la conexión. El nombre que se ponga es irrelevante, pero por ejemplo ponga Cisco. Y haga click en OK como se ve en la figura.


  1. 2.       Elija el puerto de comunicaciones, sea el COM1 o COM2, o sea el que esté abierto en su PC.


  1. 3.       Ahora ponga las características del puerto. Los valores por defecto (2400bps y sin control de hardware) no trabajaran, se debe poner las configuraciones de puerto como se ve en la figura.


Note que el índice de bits es cambiado a 9600 y el control de flujo (flow control) es cambiado a ninguno (none). En este punto se puede hacer click en OK y debería estar conectado al puerto de la consola de su dispositivo Cisco.

Ahora, como ejemplo se tiene la figura siguiente ¿qué cable se necesita para conectar los switches?



Supongamos que tenemos varios cables UTP con conectores iy-45. Necesita un cable cruzado (crossover) para conectar los switches. Lo mismo para conectar el host A con el host B y estas conexiones se puede comprobar con el comando ping.

Ahora se tiene la figura siguiente ¿qué tipo de cables se usara en esta red? 




En el caso de la figura se usa una variedad de cables. Para la conexión entre switches, tenemos el cable cruzado. La conexión de la consola usa un cable volteado (rolled cable). La conexión del router al switch es un cable directo y es lo mismo para los hosts hacia los switches. 


Bibliografía

CCNA INTRO Introduction to Cisco Networking Technologies Study Guide
Todd Lammle
Wiley Publishing, Inc.
2006

Circuito de Luces Navideñas

Este post trata de proponer un juego de luces navideñas con un costo aproximado de solamente $5.00 es decir una manera económica de hacer luces navideñas.

Primeramente veamos el funcionamiento del circuito:



Ahora veamos el diagrama del circuito, consta de un 555 y un 4017, el primero es un temporizador que será configurado en su modo astable como se ve en la derecha, consta principalmente de dos resistencias RA, RB (variable) y un capacitor C. La fórmula de la parte inferior de la imagen indica tres valores T1 que es el tiempo de la señal en estado alto, T2 el tiempo de la señal en estado bajo y T que es el período total que es el valor que nos interesa hallar. Reemplazando los valores de las resistencias y el capacitor obtenemos un período T de 0,126 a 1,526 segundos, tenemos un rango de valores ya que la resistencia RB varía de 0 ohm a 1Mohm, esto define el tiempo que nuestros LED's estarán prendidos. El capacitor del pin 5 es opcional. El pin 3 proporciona la señal de salida. los pines 8 y 4 van unidos al igual que los pines 2 y 6. No olvidar la tierra en el pin 1 y la alimentación en el pin 8.



El circuito integrado 4017 recibe la señal de reloj con un periódo determinado por el pin 14 y redistribuye secuencialmente la señal por los pines 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11, en ese orden. Así sucesivamente. No olvidar que la alimentación esté en el pin 16 y la tierra en el pin 8. El pin 15 es el Reset que ser{a puesto a tierra ya que no es necesario resetear el circuito. El pin 13 permite activar la entrada así que va a tierra. Todo el circuito se alimenta con una batería de 9 voltios.

De color azul se muestra la resistencia variable que sirve para crear distintas velocidades de juego de luces. Los cables verdes se usan para encender los LED's y se le agrega silicona para evitar que se rompan los cables.


La resistencia variable teóricamente nos proporciona un rango de periódo de encendido de los LED's, desde 0,126 a 1,526 segundos, el rango mínimo de 0,126 s casi será imperceptible para el ojo humano y parecerá que los LED's están constantemente prendidos con pequeños destellos. Con un período de 1,526 s si se podrá notar claramente la secuencia del juego de luces. Pero existe un efecto muy interesante y a la vez inesperado, y es que la resistencia parece entrar en un estado especial en el que obtiene un valor aleatorio el cuál hace cambios en el juego de luces sin necesidad de variar la resistencia, esto tal vez se produce por el calentamiento de la resistencia variable que cambia su valor de unmomento a otro, es decir como si fuera un circuito más complejo que tiene muchos juegos de luces programados. Veámos este efecto en el siguiente video.




Gracias por su tiempo!

Probador de Cable de Micrófono con Connector Cannon

Para saber si los cables de un micrófono están en buen estado y permiten la conductividad de manera adecuada, se ha diseñado el cable tester para cables de micrófono con conector cannon. Esta publicación es una modificación de un post anterior que se puede ver en el siguiente enlace http://techemergente.blogspot.com/2012/08/cable-tester-portatil.html en ese link detalla mucho mejor las funciones de los componentes pero de todas formas haremos la explicación correspondiente del circuito.

Primero veamos el funcionamiento del dispositivo:



El dispositivo cuenta de dos partes una que se coloca en un extremo del cable (LED's verdes) con un conector cannon macho y otra que se puede llevar a otro extremo lejano (LED's rojos) con un conector cannon hembra. En el video se conectó directamente las dos partes para verificar el correcto funcionamiento del circuito, sin embargo en medio debe haber un cable con conectores cannon para micrófono.

Ahora veamos el diagrama del circuito, consta de un 555 y un 4017, el primero es un temporizador que será configurado en su modo astable como se ve en la derecha, consta principalmente de dos resistencias RA, RB y un capacitor C. La fórmula de la parte inferior de la imagen indica tres valores T1 que es el tiempo de la señal en estado alto, T2 el tiempo de la señal en estado bajo y T que es el período total que es el valor que nos interesa hallar. Reemplazando los valores de las resistencias y el capacitor obtenemos un período T de 0.532 segundos, esto define el tiempo que nuestros LED's estarán prendidos. El capacitor del pin 5 es opcional. El pin 3 proporciona la señal de salida. los pines 8 y 4 van unidos al igual que los pines 2 y 6. No olvidar la tierra en el pin 1 y la alimentación en el pin 8.


El circuito integrado 4017 recibe la señal de reloj con un periódo de 0,532 segundos por el pin 14 y redistribuye secuencialmente la señal por los pines 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11, en ese orden, sin embargo como sólo queremos dos LED's en nuestro circuito, una vez que se activen los pines 3 y 2, mandamos la señal del pin 4 al pin 15 que es el reset, es decir, se enciende el pin 3, luego el pin 2, el pin 4 resetea el circuito al pin 15 y empieza de nuevo con el pin 3 y luego el 2. Así sucesivamente. No olvidar que la alimentación estén en el pin 16 y la tierra en el pin 8. El pin 13 permite activar la entrada así que va a tierra. Todo el circuito se alimenta con una batería de 9 voltios.

En la siguiente figura se muestra el conector cannon macho que ha sido separado de su capucha y otros accesorios para ser soldado en la placa y también para mayor portabilidad y tener un tamaño pequeño del cirucito. En la derecha se nota parte del conector cannon hembra.


En la figura siguiente se muestra el circuito completo con los conectores macho y hembra unidos.


Ahora se muestran separados.


Se muestra el conector hembra en la parte central, esta parte del circuito se puede llevar a otro extremo lejano del cable.


Gracias por su tiempo!

miércoles, 26 de septiembre de 2012

Adaptador de Voltaje o Fuente de Poder Variable 15V 2A

Para todo profesional que trabaja con sistemas eléctricos y electrónicos es muy útil una fuente de poder, sin embargo para cualquier aficionado a la electrónica podría ser muy útil una fuente de poder para cargar celulares, baterías recargables en general y otros usos del día a día. A continuación se ve la foto de la fuente de poder que por lo general también se le puede llamar ADAPTADOR.

Figura 1 - El adaptador se muestra con sus cables de entrada AC, salida DC un potenciómetro y un voltímetro.

A continuación se muestra el diagrama del circuito, se hará el análisis de izquierda a derecha, primeramente se nota la entrada de 220VAC y luego son switch S1 para encender el adaptador, el transformador es de 220VAC a 12VAC y de 2 Amperios por lo que puede proporcionar esa cantidad de energía al final del circuito, una vez que el transformador a reducido el voltaje a 12VAC continúa la etapa de rectificación con un puente de diodos, dos diodos se usan para la onda positiva y dos diodos para la onda negativa, luego de esto con un capacitor de 2200uF creamos el voltaje de riso para crear finalmente la corriente continua o DC.
Luego se inserta la etapa de estabilización que se da con la resistencia de 470 ohm y el diodo Zener 1N5248 que estabiliza el voltaje continuo, el capacitor de 1uF se usa para ayudar a mantener el voltaje constante para el diodo zener y la resistencia variable (potenciómetro) de 10K ohm, el cuál se encarga de variar la corriente por la base del transistor 2N3055.
Finalmente se añade en el emisor del transistor un voltímetro para ver la cantidad de voltaje que se establece y un capacitor de 0,1uF para mantener el voltaje de salida constante.

 Figura 2 - Diagrama del circuito, gráficas del circuito y transistor 2N3055.

Las gráficas parecen complejas pero son fáciles de interpretar, de izquierda a derecha, se nota primeramente la gráfica del voltaje de la red eléctrica con 220VAC como sabemos este es el voltaje RMS para saber el pico de voltaje se multiplica por la raíz cuadrada de 2 o 1,41 y resulta 310V de voltaje pico, de igual manera el transformador modifica el voltaje a 12VAC RMS con un pico de 16,92V, el voltaje en el capacitor de 2200uF el voltaje pico es 14,92V porque se le resta el voltaje de los dos diodos 2(1V) para rectificar la onda, ya sea la positiva o la negativa, finalmente se ve el gráfico del voltaje de riso provocado por el capacitor de 2200uF.
Luego se ve el diagrama del transistor 2N3055 que puede tranquilamente proveer una corriente de 15A por el colector, pero en nuestro caso la corriente que proporciona el transformador es de 2A solamente, por supuesto con un transformador de mayor corriente (más amperios) podremos incrementar más la corriente de salida.

NOTAS IMPORTANTES:
-El circuito usa el diodo Zener 1N5248 que estabiliza el voltaje a 18V, pero como vimos en la teoría el voltaje es 14,92V así que se debe utilizar un diodo Zener 1N5244 para estabilizar el voltaje a 14V. La elección del Zener 1N5248 la hice porque en la práctica el transformador no es ideal, y su voltaje de salida era de 14VAC con un pico de 19,74V lo que me llevó a aprovechar al máximo ese voltaje pico. Por eso es necesario con un multímetro medir el voltaje AC del secundario del transformador enchufado a la red eléctrica para ver su valor real y aprovechar ese voltaje pico.
-Se puede adaptar el circuito a una pequeño adaptador para usos de baja potencia, basta con cambiar el transformador por uno pequeño de 500mA u otro valor menor a 1A y reemplazar también el transistor 2N3055 por un TIP41 o BC547, son unos ejemplos entre tantas opciones, la idea es que son pequeños y no ocupan tanto espacio.
-El voltímetro analógico incorporado podría no indicar el valor real que provee el adaptador, sin embargo es muy necesario su uso ya que estamos usando una fuente de poder variable. Se puede cambiar el fondo del voltímetro con los valores reales.

A continuación algunos videos del adaptador:





Aquí la placa en la carpeta PS en el programa PCB Wizard:

miércoles, 29 de agosto de 2012

Diagrama de Probador de Cable Ethernet RJ-45 - Tester Portatil - Super Pequeño

Un Cable Tester Portatil puede ser construido y se expone en este blog como la solución para cuando se requiere saber si no hay rupturas, fallas o una mala configuración en los cables, el instrumento puede ser aplicado en cualquier tipo de cable, en nuestro caso para cables de red con conectores RJ-45 muy comunes para redes Ethernet; para el uso en otro tipo de cables solo es necesario cambiar los conectores o elaborar adaptadores de RJ-45 a otro tipo de conector. Como se ve en la figura consta de dos módulos el módulo principal (izquierda) donde se encuentran los circuitos principales y el módulo complementario (derecha) que sirve para conectarlo al otro extremo de un cable que podría estar a decenas de metros de distancia.

Fig. 1. - Módulo principal y módulo complementario.

En los siguientes videos se muestra el funcionamiento del tester.




Este circuito como se ve a continuación será explicado casi al detalle y según sea el criterio de sus aplicaciones puede ser modificado.

Fig. 2. - Diagrama del Circuito.

 Como se muestra hay dos circuitos integrados el 555 y el 4017, empezaremos por el temporizador 555 está configurado en su modo astable es decir su señal de salida por el pin 3 es una señal de reloj con cierto período que como muestra la fórmula de la imagen depende de los valores de RA, RB y C. El período T1 es el tiempo de la señal de reloj en un nivel alto y T2 el tiempo de la señal en un nivel bajo, sin embargo lo mas importante es el período T total que para nuestro circuito resulta 0,53s que es el tiempo que durará encendido un LED para verificar la correcta conductividad de un hilo. El capacitor del pin 5 no afecta a la señal de reloj así que puede ser uno de valores aproximados al que usamos. La alimentación para todo el circuito será de 9V ya que para cables muy largos se necesita buena cantidad de energía, por ejemplo un cable UTP tiene una impedancia de 100 ohms y si usamos una batería de 9 voltios la corriente en el cable estaría dado por la fórmula Corriente=Voltaje/Impedancia y sería aproximadamente 0,09 amperios o lo que es lo mismo 90 mA un valor que si enciende un LED y dependiendo del largo del cable puede variar el valor a más o menos.

El circuito integrado 4017 es un contador de década es decir que envía secuencialmente un nivel alto de señal con una duración T, que es el período de la señal del temporizador 555, como se ve en la figura siguiente extraída del datasheet del 4017, la señal superior es la que sale del pin 3 del 555 y entra en el pin 14 del 4017, la segunda señal es del pin 13 del 4017 que tiene que estar puesto a tierra todo el tiempo, la tercera señal es el pin 15 que es el Master Reset (MR) que al recibir una señal de alto empieza de nuevo el conteo desde el inicio y para un conteo de que en nuestro caso es de 7 pines (debería ser 8 pero explicaré luego ese detalle) se colocará el pin del conteo octavo (pin 6) conteo al MR para que solo cuente hasta 7 y no hasta diez y eso se ve en el diagrama del circuito que tiene el pin 6 conectado con el pin 15, de esta forma sólo se cuenta hasta siete y se resetea el sistema de nuevo desde el conteo uno.

Para explicar todo de nuevo, seg{un la figura, la señal de la cuarta fila es el primer conteo y sale del pin 3, la quinta fila es el segundo conteo sale del pin 2, la sexta fila es el tercer conteo del pin 4, y así la séptima fila es el cuarto conteo del pin 7, el quinto conteo del pin 10, el sexto conteo del pin 1, el séptimo conteo del pin 5 y el octavo conteo según nuestro diagrama anterior va al MR (pin 15) para empezar de nuevo el conteo, el pin 9 y pin 11 ya no se usan ya que no queremos el noveno y décimo conteo, tampoco usamos el pin 12 ya que tiene otro propósito como se ve en la ultima fila del gráfico siguiente. La alimentación es de 9V en el pin 16 como todo el sistema y la tierra corresponde al pin 8.

Para las siete salidas de conteo se coloca 7 LEDs en el módulo principal y 7 LEDs en el módulo complementario, y el pin 8 se usa para conectar la tierra (GROUND) del sistema es por eso que sólo usamos 7 LEDs y no 8. Si el Pin 8 del cable estaría fallido los ningún LED se encenderá, mientras que para los otros pines no se encenderá solamente el LED correspondiente al pin.

Fig. 3. - Diagrama de Señales del 4017.

El módulo complementario se puede llevar a largas distancias sin la necesidad de llevarlo junto al módulo principal.

Fig. 4. - Módulo complementario.

Para facilitar la soldadura con el estaño se usó pequeños alambres para hacer los caminos y se uso pegamento o también llamado "soldadura en frío" para unir los conectores a la placa.

Fig. 5. - Soldadura y Pegamento.

Aquí la placa en la carpeta CTESTER en el programa PCB Wizard:
https://drive.google.com/folderview?id=0B0PJN0z8d6HRcEY4SER6c29RNm8&usp=sharing



Gracias por su tiempo.

miércoles, 15 de agosto de 2012

Detectar IP's en la red con fping

Es muy sabido que los administradores de red siempre están en la búsqueda de intrusos ya que por razones de seguridad deben conocer todos los clientes, dispositivos y servidores en la red. Por ejemplo en una red con Wi-Fi podría haber un cliente no deseado que haya podido ingresar, o por otra parte un administrador de red está usando la red de manera indebida.

Para hacer un escaneo de IP's en la red local usamos fping, esta herramienta permite en pocos segundos detectar los clientes con quién se comparte la red.

Instalación:

Sistema de Archivos Debian:

$sudo apt-get install fping

Sistema de Archivos Red Hat

#yum install fping

Uso:

#fping -a -g 192.168.1.1 192.168.1.255 > scan.txt

La línea de comandos indica el uso de fping con las opciones -a para mostrar solamente los hosts activos, -g para crear un rango como se ve desde la dirección IP 192.168.1.1 hasta 192.168.1.255, en reemplazo se puede usar 192.168.1.0/24, la máscara de red crea el mismo efecto que usar un rango de IP's, y finalmente con el símbolo > direccionamos la salida del comando al archivo scan.txt.

Bueno, una vez ingresado la línea de comandos se visualizará los siguientes barridos que hace fping a todas las IP's del rango que asignamos, no temer!, ya que esto dura solo algunos segundos para 255 direcciones, y por supuesto aumentará según sea el rango de direcciones IP's.



Para verificar los resultados simplemente usamos una herramienta para visualizar texto como less, vi, vim, nano, etc.

#less scan.txt

Que mostrará:

192.168.1.1
192.168.1.33
192.168.1.34
192.168.1.241
192.168.1.253
192.168.1.254

Es así que el archivo scan.txt muestra las direcciones IP en un archivo que luego puede ser utilizado por nmap u otras herramientas para un escaneo más minucioso de los hosts.

Disfrute detectando intrusos!


martes, 17 de julio de 2012

Recuperar GRUB en Ubuntu

Uno de los problemas más comunes a lo que se enfrenta un usuario de Linux es que en caso de instalar o reinstalar un sistema operativo distinto, como Windows, el Master Boot Record (MBR) es reescrito por el del último sistema instalado, borrándonos el GRUB.

Para mi, la solución que por supuesto me ha traído buenos resultados y me parece más práctica es usando Super Grub2 Disk, es un disco de arranque que puede detectar casi cualquier sistema operativo.

Se debe descargar una imagen .iso en: http://www.supergrubdisk.org/category/download/supergrub2diskdownload/

Luego de descargar los escasos 7MB aproximadamente, procedemos a grabar la imagen .iso en un CD usando las conocidas herramientas como Brasero, Nero, K3b, etc.

Configuramos el SETUP de la computadora para que inicie desde la lectora de CD/DVD primero, luego insertamos el CD y este al iniciar mostrará un menú y debemos seleccionar:

Detect any operating system


Es decir, detectar todos los sistemas operativos en el sistema, entonces así, al detectarlos se generará un menú para poder iniciar uno de ellos, es como un grub live CD. La operación puede tardar un poco y no desesperar si la pantalla sigue negra y vacía, tal vez demore unos minutos pero al final se generará el menú con los sistemas operativos.

Seleccionamos el sistema operativo Ubuntu al que no podíamos acceder y se iniciará de forma normal.

En una consola o terminal de Ubuntu ingresamos el siguiente comando:

sudo grub-install /dev/sda

Lo que permite cargar GRUB en el MBR. La partición o dico duro sda debemos substituirla por la partición o disco duro que utilizamos para arrancar los sistemas operativos, casi siempre es sda. Advertencia!! no poner el número de partición, solo sda. Si quisiera conocer la partición ingrese el comando sudo fdisk -l.

Luego ingrese el siguiente comando para recomponer el GRUB que perdimos de manera casi mágica y automática.

sudo update-grub2

Una vez hecho esto reiniciamos el sistema y disfrutamos nuevamente de GRUB para seleccionar nuestros sistemas operativos.

Disfrute!

Esta es una versión basada en:
http://www.guia-ubuntu.org/index.php?title=Recuperar_GRUB

viernes, 2 de marzo de 2012

Amplificador de Audio Super Pequeño Para Computadora - Diagrama del Circuito

La necesidad de movilidad hace que cada vez las cosas sean más pequeñas, así que necesitamos parlantes cada vez más pequeños. Por otra parte las computadoras portátiles tienen muy limitada la potencia de sus parlantes añadiendo que su ubicación es hacia arriba y no hacia al frente, por lo tanto la solución a estos problemas está en el circuito que sigue:
Diagrama del circuito

Es necesario usar el circuito integrado TDA2822M que es un amplificador dual de bajo voltaje, a penas tiene ocho pines lo que lo hace super pequeño, lo más impresionante que contiene dos amplificadores ideal para audio estéreo. Para controlar el volumen del amplificador se usa un potenciómetro estéreo para controlar el volumen de los canales R y L a la vez, se agrega algunos componentes pasivos más al circuito y se coloca al final los dos parlantes de 8 ohm de tamaño pequeño o mediano. Este circuito puede ser alimentado hasta con 15 voltios para mayor potencia (con 15V de alimentación se llega a 1Watt de potencia aproximadamente y 41dB de ganancia según el datasheet del circuito integrado), pero por comodidad la fuente de alimentación la saqué de un puerto USB pudiendo llegar a una potencia aproximada de 380mWatts. El conector USB usa solo los pines 1 (5V) y 4 (Ground).

Por ahora no tengo el diseño del circuito para plancharlo en una placa, solamente usé una placa universal con huecos, sin embargo el uso de una placa planchada permite eliminar muchos pequeños ruidos que se acoplan ya que estamos hablando de un circuito de audio.

En la figura se puede ver en la parte inferior izquierda dos conectores negros uno es el cable de audio estéreo y el otro es el conector USB. El costo de los componentes no supera los $8.00 así que su valor es muy económico con gran eficacia de funcionamiento.
Parlantes y control de volumen
La potencia y calidad de los parlantes es superior al de la computadora y sin exagerar el sonido es espectacular sobre todo para un circuito tan pequeño pero bien diseñado.

El circuito es muy pequeño, cómodo de gran fidelidad y calidad
Es necesario agregar silicona para reforzar la unión entre los cables y la placa para que ayuden a la soldadura a mantener a los cables en su lugar.

Vista cercana

La lista de componentes es la siguiente:

-Dos conectores plug stereo de 3.5mm.
-Un potenciómetro stereo.
-Dos capacitores electrolíticos de 100uF/16V.
-Un capacitor electrolítico de 10uF/16V.
-Dos capacitores electrolíticos de 470uF/16V.
-Dos capacitores cerámicos de 10nF.
-Dos resistencias de baja potencia de 4.7ohm.
-Un circuito integrado TDA2822M.
-Dos paralantes de 8ohm.
-Un conector USB estandar macho.
-Cable stereo (parlantes y entrada de audio).
-Cable gemelo (cable alimentación con USB).
-Placa universal (con huecos).

Existe un circuito integrado TDA2822 de 16 pines el diagrama del circuito sería el siguiente:



Aquí la placa en la carpeta AMPLI en el programa PCB Wizard:
https://drive.google.com/folderview?id=0B0PJN0z8d6HRcEY4SER6c29RNm8&usp=sharing

Si desea un amplificador un poco más grande y con más potencia visite:
http://techemergente.blogspot.com/2013/11/amplificador-de-audio-pequeno-para.html

A continuación agrego un diagrama (diagrama explícito) a pedido de los usuarios que quieren armar su amplificador pero que recién se están iniciando en la electrónica. El diagrama es muy explícito, lo único que hay que agregar es el hecho que se podría usar auriculares en vez de parlantes, poner atención a los pines del potenciómetro estereo y que todos los puntos a tierra tienen que ir unidos.

Por otra parte recomiendo comparar este diagrama explícito con el diagrama esquemático anterior y traten de comprender el esquemático a la perfección porque es un estándar y siempre encontrarán los circuitos en diagrama esquemático.


Disfrute de la música!!