No, no lo hace (pero ...)

La tierra, por definición, es el punto cero en un circuito, por lo que no puede experimentar "caída". Los cables a tierra (por ejemplo, las conexiones a tierra) están sujetos a la Ley de Ohm como cualquier otro cable.

Este es su circuito como mejor entiendo de su descripción:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Desde la perspectiva de Arduino, el suelo es una gran lámina de lámina de cobre enterrada dentro de la placa de circuito. Todas las determinaciones de voltaje (y, por lo tanto, niveles lógicos: alto / bajo, 0/1, verdadero / falso, etc.) se derivan de la comparación de la energía potencial de señal con la energía potencial de esta hoja de lámina (que generalmente se conecta, en última instancia, a una batería). / terminal negativo de la fuente de poder).

Los cables largos están bien en tu aplicación porque ...

En su pregunta, le preocupan las pérdidas de voltaje en un cable de tierra (el cable que conecta la pata del interruptor a tierra). Este cable puede (y lo hará) desarrollar una tensión a medida que la corriente fluye a través de él (ley de Ohm) y, por lo tanto, "desciende" en su comprensión, pero esta caída no es lo suficientemente significativa como para causar problemas debido a la forma en que está diseñado el circuito del interruptor:

R3 es típicamente tres órdenes de magnitud mayor que la resistencia en la ruta del cable a través del interruptor. Cuando el interruptor está abierto, la resistencia es casi infinita y el voltaje en el nodo GPIO de Arduino es igual a V1. Cuando SW1 está cerrado, la resistencia entre el nodo GPIO de Arduino y tierra es ahora la resistencia de los cables dos al interruptor y al interruptor mismo.

Cable 24AWG (el tipo utilizado en cables de red y otros sistemas de cables pequeños es de aproximadamente 0.085 Ohmios / metro). ¡Podrías recorrer más de un kilómetro antes de alcanzar los 100 ohmios! Incluso con estos grandes valores resistivos, la resistencia total en el camino del cable sería inferior a 250 ohmios y, por lo tanto, representaría solo el 2,5% del voltaje total (por ejemplo, todavía casi 0 y ciertamente lo suficientemente bajo como para que Arduino lo lea como lógica 0).

No todos los "motivos" son iguales ...

El concepto de suelo está definido para el sistema. Si tiene múltiples sistemas, puede haber diferencias entre sus respectivos motivos.

@Techydude señala varios ejemplos interesantes de este problema:

  

cables largos en el ejemplo anterior, los planos de tierra de la PCB, el   pines a tierra de chips, los cables de unión entre los pines & el silicio   mueren, y las propias vías de silicio.

Esta relación relativa a tierra ocurre porque el voltaje en sí mismo es relativo . El voltaje es la diferencia en energía potencial entre dos puntos. "Tierra" es solo el nombre que se le da al segundo punto cuando todos los voltajes en un análisis comparten este mismo segundo punto. Si no lo hacen, experimentará (y tendrá que tener en cuenta) la caída en sus conexiones a tierra.

Bueno, sí. La ley de Ohm todavía se aplica.

Tus cables largos tienen una resistencia. Si está pasando corriente a través de esos cables, se caerá una tensión a través de los cables: V = I * R.

Sin embargo, si diseñó bien su circuito (y utilizó cables decentes), la corriente es pequeña y R es pequeña, por lo que la diferencia de voltaje no es demasiado grande.

Tendrá que determinar la corriente usted mismo; sin un esquema no podemos decir si la corriente será despreciable.

La conexión a tierra, ya sea en un cable o en una placa de circuito, sufre una caída de voltaje al igual que cualquier otra conexión. Sin embargo, si diseña el circuito correctamente, necesita tan poca corriente para detectar el cierre de un interruptor que la caída de voltaje es el menor de sus problemas. Debe asegurarse de que el ruido y los transitorios inducidos en sus 40 m de cable no entren y dañen el procesador. Para ello, necesitará un filtro de paso bajo RC simple en la entrada al procesador

Este es tu circuito:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Entonces, al usar una regla simple de divisor de voltaje, puedes descubrir que el voltaje en el pin será $$ V_ {cc} \ frac {R_ {wire}} {R_ {wire} + R_ {pullup}} $$

Sí, la caída de voltaje estará presente, pero no por lo que piensas. Dependiendo de la resistencia del cable, el punto medio, su entrada, verá un divisor de voltaje. La mitad superior será su pull-up (Say 10kΩ), mientras que la mitad inferior será su cable. No importa si el cable es la mitad inferior o superior del divisor de voltaje, todo lo que cambia es qué lado ve el efecto más grande.

Un diagrama para demostrar.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Suponiendo que el cable Ethernet Cat5, con una resistencia nominal de 0.0849Ω por metro, a 20 metros sea 1.669Ω. Con una resistencia de pull-up de 10kΩ y una fuente de 5V, eso significa que tenemos 10kΩ + 1.669Ω + 1.669Ω = 10,003Ω de resistencia en serie. Use la ley de Ohm, I = V / R, 5V / 10003Ω es igual a 0.000499 Amps o 0.499 MICROAMPS . Dado que la corriente es la misma en un circuito en serie, podemos encontrar el voltaje disminuido por la resistencia del cable. V = I * R, o 0.000499A * 1.669Ω = 0.000832 voltios, o 832 MICROVOLTOS .

Debido a que su corriente a través de estos cables es muy baja, el voltaje que caen también es bajo.

En medio de todo este debate sobre la Ley de Ohm, no pase por alto la respuesta de @ SteveG. No dice qué valor de resistencia de pull-up planea usar, pero si está pensando en usar solo los pull-ups internos en el ATmega8, tenga en cuenta que pueden llegar a 50k Ohms. Esa es una impedancia bastante alta para colgar un cable de 20 metros, y parece que solo está pidiendo problemas de ruido. Tampoco dice qué tipo de cable está utilizando (par trenzado, blindado, etc.) ni en qué tipo de entorno espera que funcione.

Tomaría su sugerencia aún más lejos, y no solo le puse un filtro RC, sino que si me importara hacer explotar mi microprocesador (que generalmente me importa), pondría un búfer externo en él. Los pines ATmega8 GPIO tienen unos pocos cientos de milivoltios de histéresis, pero con un cable tan largo aún podría tener problemas de ruido, incluso antes de dañar cualquier cosa. Un receptor externo también le permitiría adaptar los umbrales de voltaje para obtener la mejor inmunidad al ruido sin depender de las características de entrada de la uP.

Aunque tiene algunos conceptos erróneos, primero abordaré los circuitos.
  Usando el circuito DrFriedParts, la resistencia equivalente de cada cable de 20 m es de aproximadamente 2 ohmios. Esto significa que puede usar de forma segura una resistencia de extracción de 1k ohm.
Estoy de acuerdo con los demás en que el ruido de RF podría ser su peor problema. Debe usar, al menos, un cable de par trenzado blindado , con el escudo atado a tierra de PCB .

En lo que respecta a los "efectos de caída de voltaje que sufren la conexión a tierra", debe diferenciar entre referencia de tierra y cable de tierra.
"Referencia a tierra" suele ser el punto más negativo de un circuito.
"Cable de tierra" es un cable atado a la referencia de tierra.

Como se puede ver en el circuito DrFriedParts, el cable que va del interruptor a "referencia a tierra" se considera el cable de tierra , el cable que va del interruptor a GPIO se considera el cable alto. No hay diferencia entre los cables. Ambos son de 20 m de largo y con aproximadamente 2 ohmios de resistencia, cada uno. Entonces, si la corriente de 50 mA está fluyendo, habrá una caída de 0.1 voltios en cada de los cables. Esto muestra que los cables de tierra "sufren caídas de voltaje", al igual que cualquier otro cable.

Cuando el interruptor está abierto, el GPIO estará "alto" (más alto que 3v), y cuando el interruptor esté cerrado, el GPIO estará "bajo" (menos de .2v).