transmitiendo señal de 5v a través de un cable largo

17

Estoy buscando ayuda aquí ya que necesito una respuesta confiable para esto. Necesito obtener una señal de entrada (baja frecuencia 5v digital pulse ) a un microcontrolador desde un sensor (de proximidad) situado a una distancia del panel de control.

Voy a detallar los puntos importantes.

  • Distancia Tx máxima: 50 m
  • Frecuencia de pulso digital máxima: 10 Hz
  • Rango de voltaje del sensor: 5 a 30 v (genera el mismo voltaje que el suministrado)
  • Entrada máxima al microcontrolador: 5 v

Para una aplicación simple y similar, esto es lo que he hecho antes; el sensor se suministra con 12 v. En el otro extremo, el pulso (que ahora es 0-12v) se alimenta al microcontrolador a través de un regulador 7805. Eso funcionó bien, pero alguien me dijo que el método no es bueno y no es adecuado para aplicaciones confiables. También siento que es feo, pero no espero meterme mucho con el hardware, construir circuitos separados, etc. Puede alguien proponer una solución mejor (o estar de acuerdo con la mía: D).

Prefiero mucho si no tengo que construir ningún circuito. Si no es posible, al menos muy simple (simple en el sentido de la complejidad del hardware. Un circuito que no necesita una PCB, solo dos cables aquí y allá. Por eso me encanta la solución 7805). Sin embargo (desafortunadamente) se debe dar la más alta prioridad para la confiabilidad.

    
pregunta Codenamed SC

2 respuestas

20

Un enfoque recomendado sería utilizar un optoacoplador seguido de un comparador (por ejemplo, LM339 ), o mejor, una parte integrada como Fairchild Semi FODM8071 salida de puerta lógica optoacoplador .

La razón por la que se recomienda el optoacoplador :

Es probable que haya una diferencia de potencial de tierra en un cable de 50 metros, y también la posibilidad de detectar EMI en el cable largo. El optoacoplador elimina cualquier problema de desajuste de bucle a tierra / potencial, así como cualquier necesidad de ajustar con precisión la tensión de alimentación del sensor al microcontrolador.

El uso del opto permitirá un mayor voltaje para el circuito del sensor, reduciendo la sensibilidad al ruido EMI.

Un beneficio adicional de la parte específica de Fairchild sugerida anteriormente es su alta inmunidad al ruido. Esto dará como resultado una adquisición de señal más estable, importante dadas las distancias involucradas.

FODM8071 es una pieza SMT con cable de 5 pines, por lo que usarla es esencialmente como no tener que construir ningún circuito adicional: puede conectar la pieza y sus pocos componentes discretos de soporte estilo de deadbug , si lo desea, o júntelos en un PCB de proto-board.

    
respondido por el Anindo Ghosh
12

Transmitir 10 Hz a más de 50 m no es un problema difícil, por lo que encontrarás muchas formas de hacerlo. Para una solución casi tan simple como la que tenía antes, sugeriría un circuito Zener simple.

Comoantes,simplementedeberíasuministrarasusensorunvoltajeporencimade5V.Diga6-12V,ydejequeestecircuitolimitadorreduzcaelvoltajeaunnivelcompatibleconsucircuitodescendente.DeberáajustarelvalordeR1segúnlacorrientedesalidamáxima(odeseada)desucircuitodelsensorylatensióndelsensorqueelija.Elcostopuedeestarmuycercadelasolución7805,dependiendodeltipodedispositivoqueelija.

Aligualqueeloptoacopladorsugeridoenotrarespuesta,estobrindaproteccióncontralostransitoriosdealtovoltajeinducidosenelcable,yaquelosdiodosZenerpuedenderivarestostransitoriosatierra.Elcircuitodeloptoacopladorpuedeinterrumpirlosbuclesdetierraentrelossistemasdeenvíoyrecepción,perosisusolución7805estáfuncionando,elZenerdeberíafuncionarigualdebien.

Editar

Siestádispuestoatrabajarunpocomás,puedemejorarestecircuitohaciéndolounpocomáselaborado:

El diodo schottky agregado protege su circuito descendente de los transitorios negativos. El zener habría hecho esto, pero solo habría limitado los transitorios a -0.7 V o menos. El schottky los limitará a -0.3 o -0.2 V, lo que será mucho más seguro para el dispositivo de bajada si es una puerta lógica típica.

El condensador de 4.7 uF agregado ayudará a reducir el ruido cuando la entrada sea baja.

Finalmente, bajé el voltaje del zener para asegurarme de que la salida es segura para una compuerta lógica de 5 V, incluso permitiendo cierta desviación en el voltaje del zener, y aumenté R1 para reducir la corriente requerida para activar la entrada.

Todas estas cosas están sujetas a ajustes para adaptarse a los detalles de su sensor y del circuito descendente.

Editar

Un punto clave sobre el que tenía que pensar de la noche a la mañana antes de verlo:

Suponiendo que su cable de 50 m contiene un cable de señal y un cable de tierra (o de retorno), un optoacoplador protege contra los transitorios de modo común (es decir, cuando tanto la señal como el cable de tierra cambian el voltaje en relación con la tierra de la recepción circuito), mientras que el circuito Zener protege contra los transitorios de diferencial donde la tensión del cable de señal cambia con respecto al cable de tierra.

Si un rayo cercano provoca que la conexión a tierra y el cable de señal salten a 100 V durante un milisegundo, necesita el circuito del optoacoplador para proteger su receptor contra daños.

Pero si el encendido de un motor cercano hace que el cable de señal salte a 30 V por encima del cable de tierra, necesita el circuito Zener para proteger su optoacoplador de la sobrecarga.

Por supuesto, el tipo de cable y su entorno determinan cuál de estos escenarios es más probable. Si está utilizando un cable de control de propósito general, cualquiera de los dos escenarios es realista. Si está utilizando un cable coaxial, los transitorios de modo común son más probables, pero también debe considerar la posibilidad de daños por ESD debidos a la manipulación cuando el cable no está conectado al receptor, y también el efecto si el cable está inicialmente cargado. cuando está enchufado al receptor.

    
respondido por el The Photon