Estoy diseñando un nuevo producto que tendrá una tarjeta de uC en una caja de plástico, alimentada por un adaptador de red de 12V. Elijo usar un adaptador COTS en lugar de diseñar un dispositivo de red para reducir los problemas de certificación.
En la PCB principal (uC), habrá un regulador de 5V que alimenta solo a la uC, y habrá conectores para tres tipos de dispositivos externos. Los dispositivos del árbol son; un sensor de 5V, un actuador de 12V y un interruptor de palanca.
El sensor de 5V tendrá su propio regulador en la PCB principal, y se conectará a 2 entradas digitales en la unidad de control de temperatura, el actuador de 12V se alimentará desde el adaptador de 12V mediante un relé o MOSFET en la PCB, y el interruptor de palanca estar conectado a tierra y una entrada digital de la uC.
Es probable que el sensor esté en un cable de menos de 2 m de largo, que el actuador esté probablemente en un cable de entre 2 y 8 m de largo, y que el interruptor de palanca esté en un cable de entre 8 y 20 m de largo.
Realmente no tengo experiencia en el diseño de sistemas con cables largos, y me gustaría entender cómo diseñar e implementar este sistema para minimizar la posibilidad de lecturas incorrectas del interruptor de palanca y del sensor debido a la EMI en los cables.
El tipo de conector que idealmente me gustaría usar sería un conector de 3,5 mm, y he identificado un cable que creo que puede ser adecuado. Estoy tratando de mantener el costo por metro de cable a un precio razonable (< £ 1 / m)
Supongo que con el tipo de cable anterior (para el sensor de 5V) puedo usar un núcleo para la línea de alimentación de 5V, dos núcleos para las señales digitales y el blindaje para la referencia de 0V. ¿Es correcto y ayudará esto a evitar que la EMI afecte la integridad de mis señales?
Para el interruptor, supongo que puedo usar un cable blindado de un solo núcleo y usar el blindaje como 0V. ¿Esto es correcto?
¿Qué pasa con el actuador? ¿Puedo usar un solo núcleo para 12V y blindaje para 0V?
Supongo que sería beneficioso utilizar fuertes pull-ups para cada una de las entradas digitales que estoy usando (~ 200Ohm?). ¿Y que debería colocar condensadores entre 0 V y señales de entrada en la PCB principal? ¿Qué valores deberían ser?
Para el interruptor de palanca, ¿quizás también necesitaría un cordón de ferrita alrededor del cable? ¿Al final del PCB? ¿Serían útiles las ferritas para los otros cables?
Un ejemplo de la configuración que puedo tener es el adaptador de alimentación de 12V 2A que alimenta mi tarjeta de control de uC en una caja de plástico. un cable jack de 4 pines (2 m de largo) que se conecta a un codificador rotatorio con 2 líneas digitales que pulsan < 100Hz, un cable de 5 m (conector de 2 pines) que se conecta a un maglock (12 V < 200 mA) y un conector de 2 pines, cable de 15 m que se conecta a un interruptor en otra habitación.
El bloqueo magnético normalmente estaría bloqueado, mover el codificador rotatorio a una posición particular causaría el desbloqueo del bloqueo, o cerrar el interruptor de palanca también provocaría el desbloqueo del bloqueo.
Puede haber varios de estos sistemas en una habitación. No hay maquinaria de alta potencia cerca, es posible que haya equipo de red estándar en la sala y que haya maglocks que se desactiven / activen periódicamente.
¿Así que mis preguntas son?
En un entorno de este tipo, ¿qué tipos de EMI serían capaces de recoger los cables de longitudes que describo?
¿Es adecuado el uso de núcleos internos de cable blindado para alimentación y señales, y el blindaje para 0 V (conectado en ambos extremos)? ¿Reducirá esto la EMI y la probabilidad de valores incorrectos en las líneas de señal?
¿Qué interfaz debo proporcionar en el lado de la unidad de usuario? p.ej. ¿Capatadores entre señal y 0V, pull-ups fuertes, etc.? ¿Debo usar estos, hay algo más que deba usar?
¿Son adecuadas las perlas de ferrita para colocar cualquiera o todos mis cables en esta situación? ¿Los necesito en ambos extremos, un extremo o no?
Si son necesarias las perlas de ferrita, ¿cómo puedo elegir las especificaciones adecuadas?
¿Hay otras fuentes de interferencia que puedan causarme problemas?
Debería estar 'separando' planos de tierra en la PCB principal. Si es así, ¿cómo?
¿Hay algún otro consejo general de buenas prácticas para diseñar un sistema de este tipo?
Gracias.