uzun bir kablo üzerinden 5v sinyal iletimi


17

Bu konuda güvenilir bir cevaba ihtiyacım olduğu için burada yardım arıyorum. 5v digital pulseKontrol kartından uzakta bulunan bir (yakınlık) sensöründen bir mikro denetleyiciye bir giriş sinyali (düşük frekans ) almam gerekiyor .

Önemli noktaları açıklayacağım.

  • Maksimum Tx mesafesi: 50 m
  • Maksimum dijital darbe frekansı: 10 Hz
  • Sensörün voltaj aralığı: 5 ila 30 v (birlikte verilen voltajın çıkışını verir)
  • Mikro denetleyiciye maksimum giriş: 5 v

Basit, benzer bir uygulama için, daha önce yaptığım şey bu; sensör 12 v ile beslenir. Diğer uçta, darbe (şimdi 0-12v olan) bir 7805 regülatörü aracılığıyla mikro denetleyiciye beslenir. Bu iyi çalıştı, ancak birisi bana yöntemin hoş olmadığını ve güvenilir uygulamalar için uygun olmadığını söyledi. Ayrıca bu çirkin hissediyorum ama donanım, ayrı devre vb bina ile çok karışıklık beklemiyorum ... Birisi daha iyi bir çözüm önerebilir miyim (ya da benim: D kabul).

Hiç devre kurmak zorunda değilsem çok tercih ederim . Mümkün değilse, en azından çok basit olanı! (Donanım karmaşıklığı açısından basit. PCB'ye ihtiyaç duymayan bir devre, burada ve orada sadece iki kablo. Bu yüzden 7805 çözümünü seviyorum). Ancak (maalesef) güvenilirlik için en yüksek önceliğe yer verilmelidir.


3
7805 çözümünüzle neden kalamadığınızı anlamıyorum. Sizi bu uygulamada kullanımıyla ilgili şüphe edenlerin bunu yaptıklarından şüpheleniyorum çünkü bir voltaj regülatörünün geleneksel olmayan kullanımını kabul etmekte zorlanıyorlar. Ben de güvenilirlik ile ilgili bir sorun görmüyorum ama istikrar sağlamak için parçanın çıkışı ve GND arasında tek bir küçük 0.1 uF kapasitör eklenmesini teşvik ediyorum. 10Hz yanıt hızında, 100msn'lik nabız hızına kıyasla nabız çok dar olmadığı sürece, eklenen kapasitörün sensör darbesine yanıt veren herhangi bir sorun vereceğini düşünmüyorum.
Michael Karas

@MichaelKaras harika !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Codenamed SC

Yanıtlar:


20

Önerilen bir yaklaşım bir optokuplör ve ardından bir karşılaştırıcı (örn. LM339 ) veya daha iyisi, Fairchild Yarı FODM8071 mantık kapısı çıkış optokuplör gibi entegre bir parçanın kullanılması olacaktır .

Optokuplörün önerilmesinin nedeni :

50 metrelik bir kablo üzerinde toprak potansiyeli farkı olması muhtemeldir, ayrıca uzun kablo üzerinden EMI alma olasılığı da vardır. Optokuplör, herhangi bir topraklama döngüsü / potansiyel uyumsuzluk endişesini ve ayrıca sensörün besleme voltajını mikrodenetleyiciyle tam olarak eşleştirme ihtiyacını ortadan kaldırır.

Opto kullanımı, sensör devresi için daha yüksek bir voltaj kullanılmasına izin vererek EMI gürültü hassasiyetini azaltır.

Yukarıda önerilen belirli Fairchild parçasının ek bir yararı, yüksek gürültü bağışıklığıdır. Bu, kat edilen mesafeler göz önüne alındığında daha kararlı bir sinyal alımıyla sonuçlanacaktır.

FODM8071, 5 pimli bir kurşun SMT parçasıdır, bu yüzden bunu kullanmak herhangi bir ek devre oluşturmak zorunda değildir - parçayı ve birkaç parçasını ayrı bileşenleri ölüböcek stiline bağlayabilir veya bir prototipi bir araya getirebilirsiniz. anakart PCB.


1
bu muhtemelen en iyi çözümdür, ancak kablonun bir toprak iletkeni varsa, potansiyel uyumsuzluğun önemli olacağını düşünmüyorum. Dirençli bir bölücü denerdim, bu en basit çözüm veya daha da hassas olan aşağıdaki zener çözümü.
Vladimir Cravero

3
Mikro uçtaki Opto kesinlikle daha zarif bir fikir, paranoyak olurum (telecomms / yıldırım / EMC ile deneyim) ve opto başıboş / ters / aşırı voltajlardan kurtarmak için birkaç koruma diyotu / tranzorbs eklerdim. Genel olarak, küçük bir sinyalle başlamak ve güvenilir bir şekilde almak için mücadele etmek yerine, hattan daha büyük bir sinyal göndermek (12v göndermek ve mikro uçta bununla uğraşmak) tercih edilir. Sensörünüz 100Ohm sonlandırma direnci ile EG'den biraz akım geçirebilirse nedeninize (gürültü bağışıklığı) yardımcı olabilir. Örnekler için RS485 / RS422 standardına bakın.
John U

1
@CodenamedSC: "midi mikrodenetleyici" veya "midi şeması" araması yapın. Binlerce şey var. Daha fazla araştırma için başka bir yön, mevcut döngüdür , MIDI böyle basit bir örnektir.
Phil Frost

1
Sizin için bazı google / wikipedia arama terimleri: MIDI, DMX, RS-232, RS-485, RS-422, 20mA akım döngüsü, diferansiyel sinyalleme.
John U

1
Belirtildiği gibi, ekstra maliyet ve karmaşıklığın garanti edildiği uygulamalar olsa da, bu söz konusu uygulama için muhtemelen aşırıdır.
Chris Stratton

12

10 Hz'i 50 metreden fazla iletmek zor bir problem değildir, bu yüzden bunu yapmanın birçok yolu vardır. Daha önce sahip olduğunuz kadar basit bir çözüm için basit bir zener devresi öneririm.

resim açıklamasını buraya girin

Daha önce olduğu gibi, sensörünüze 5 V'un üzerinde bir voltaj vermeniz gerekir. 6 - 12 V deyin ve bu sınırlama devresinin voltajı aşağı akış devrenizle uyumlu bir seviyeye düşürmesine izin verin. Sensör devrenizin maksimum (veya istenen) çıkış akımına ve seçtiğiniz sensör voltajına bağlı olarak R1 değerini ayarlamanız gerekir. Maliyet, seçtiğiniz zenere bağlı olarak 7805 çözümüne çok yakın olabilir.

Başka bir cevapta önerilen optokuplör gibi, bu da zener diyotları bu geçici akımları toprağa çevirebileceğinden, kablo üzerinde indüklenen yüksek voltaj geçişlerine karşı koruma sağlar. Optokuplör devresi, gönderme ve alma sistemleri arasındaki toprak döngülerini kırabilir, ancak 7805 çözümünüz çalışıyorsa zener de çalışmalıdır.

Düzenle

Biraz daha fazla iş yapmak istiyorsanız, bu devreyi biraz daha ayrıntılı hale getirerek geliştirebilirsiniz:

resim açıklamasını buraya girin

Eklenen schottky diyot, akış aşağı devrenizi negatif geçici akımlardan korur. Zener bunu yapardı, ancak geçici akımları sadece -0,7 V ile sınırlandırırdı. Schottky onları -0.3 veya -0.2 V ile sınırlayacaktır, bu da tipik bir mantık kapısı ise aşağı akış cihazı için çok daha güvenli olacaktır.

Eklenen 4.7 uF kapasitör, giriş düşük olduğunda gürültüyü azaltmaya yardımcı olacaktır.

Son olarak zener voltajını, çıkışın 5 V mantık geçidi için güvenli olduğundan emin olmak için ayarladım, hatta zener voltajında ​​bir miktar kaymaya izin verdim ve girişi çalıştırmak için gerekli akımı azaltmak için R1'i artırdım.

Tüm bunlar, sensörünüzün ve aşağı akış devresinin ayrıntılarına uyacak şekilde ayarlamaya tabidir.

Düzenle

Bir gece görmeden önce düşünmem gereken önemli bir nokta:

50 m kablonuzda bir sinyal kablosu ve bir toprak (veya dönüş) kablosu bulunduğunu varsayarsak, bir optokuplör ortak mod geçişlerine karşı koruma sağlar (yani, hem sinyal hem de toprak kablosu birlikte alıcı devrenin topraklamasına göre voltaj değiştirdiğinde), zener devresi ise sinyal teli voltajının topraklama kablosuna göre değiştiği diferansiyel geçişlere karşı koruma sağlar .

Yakındaki bir yıldırım düşmesi toprak ve sinyal telinin birlikte bir milisaniye boyunca 100 V'a atlamasına neden olursa, alıcınızı hasara karşı korumak için optokuplör devresine ihtiyacınız vardır.

Ancak yakındaki bir motorun açılması sinyal kablosunun topraklama kablosunun 30 V üstüne çıkmasına neden oluyorsa, optokuplörün aşırı yüklenmeden korunması için zener devresine ihtiyacınız vardır.

Tabii ki, kablonun türü ve çevresi bu senaryolardan hangisinin daha olası olduğunu belirler. Genel amaçlı kontrol kablosu kullanıyorsanız, her iki senaryo da gerçekçi olur. Koaksiyel kablo kullanıyorsanız, ortak mod geçişleri daha olasıdır, ancak kablo alıcıya bağlı olmadığında taşıma nedeniyle ESD hasarı olasılığını ve ayrıca kablonun başlangıçta şarj edilmesi durumunda da etkisini dikkate almalısınız. alıcıya takıldığında.


2
7805 bir güç kaynağıdır , bu uygulama 7805 için tasarlanmadığı bir durumda "ideal" bir şekilde davranır. Ayrıca, bu gerçekten problemi çözmek için iyi bir yaklaşım değildir. 7805'in çalışması için biraz akım gerekir (sensör kaynağınız yeterli akım olabilir mi? Yüklemek sensör performansını değiştiriyor mu?) Anindo'nun önerisi, belirtilen uygulamanız için oldukça mantıklı, Photon'ın cevabı TAMAM, ancak çok "temiz" bir sinyal yolu (koruma yok) olduğunu varsayar.
John U

1
@CodenamedSC - Burada elektrik bilginiz / anlayışınızdaki bu büyük boşluğu gerçekten açıklayamıyorum, gerçekten yeterli zamanım yok, ama lütfen bana güvenin 7805 bunu yapmanın gerçekten kötü bir yolu - yukarıdaki önerilerin ikisi de çok daha iyi.
John U

1
@CodenamedSC, Bu devre işlevsel olarak 7805 fikrine eşdeğerdir. 7805'in ana dezavantajı, 7805'in kablodaki parazit nedeniyle oluşabilecek geçici akımları absorbe etme kabiliyetine sahip olmamasıdır. Bu devre veya optokuplör devresi, 7805'in tasarlanmadığı 100'lü voltlarda kısa geçici akımları işleyebilmelidir.
Foton

1
Bu daha iyi cevap. Basittir ve alıcı uçtaki direnç yansımaları emmeye yardımcı olacaktır, ancak direnç gönderen uca taşındığında daha iyi performans elde edilebilir.
Chris Stratton

2
@ChrisStratton Bence optokuplör kullanıyor olsaydım, geçici olarak optokuplör dışarı üfleme önlemek için bu devreye yakın bir şey eklemek istiyorum.
Foton
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.