Consideraciones de diseño para alimentar microcontroladores con un cable de 100 m

Para un sistema más general, haría esto de manera diferente. Tal vez sea excesivo en tu caso, pero esto no es tan difícil. He hecho algo similar, aunque los requisitos de potencia eran mayores.

En mi sistema usé CAN como un bus multipunto para todos los nodos. En la configuración común, utiliza señalización diferencial, lo que es una buena idea para distancias largas en las que se puede captar el ruido de modo común. Reservé un par para las líneas CAN. Los otros tres pares se usaron para el poder, con un poder y tierra en cada par. De esa manera, la corriente total en modo común de cada par trenzado seguirá siendo cercana a cero. En mi caso, utilicé 48 V porque ese es el máximo donde generalmente no tiene que preocuparse mucho por los problemas de seguridad. Hay un montón de microcontroladores con CAN incorporado, y el silicio se ocupa de las colisiones y los reintentos automáticamente.

En su caso, los requisitos de alimentación son menores, por lo que 24 V podría ser una buena opción para la alimentación. Muchos transistores y chips reguladores reductores funcionan hasta 30 V. 28 V sería mejor si quiere aumentar la potencia y seguir utilizando las fuentes de alimentación más baratas en los extremos, pero dije 24 V porque no está superando el límite y eso es un voltaje de suministro de energía de estante muy comúnmente disponible.

En cada nodo, ponga un pequeño regulador de dólar. Estos son pequeños y baratos hoy en día. El MCP16301 puede manejar hasta 30 V, cuesta menos de $ 1, incluye el interruptor y viene en un paquete SOT-23 agradable y pequeño. Sin embargo, asegúrese de colocar una tapa de cerámica decente en la entrada del regulador Buck. Los 24 V deben ser de baja impedancia a altas frecuencias para que el conmutador Buck funcione. Probablemente quieras algo así como una tapa de 10 µF 30 V.

La ventaja de este esquema es que puede tolerar un voltaje de energía bastante amplio en cada nodo, pero debido al mayor voltaje y, por lo tanto, a una menor corriente, no tendrá mucha caída. También habrá menos calor en cada nodo, ya que el conmutador Buck será más eficiente que un regulador lineal después de que aumente la tensión de alimentación lo suficiente como para cubrir todas las condiciones más desfavorables con margen.

Otra ventaja importante es que habrá menos desplazamiento de tierra entre los nodos, nuevamente debido a la menor corriente de energía en el voltaje más alto.

En eBay, hay paneles reguladores que toman hasta 42 voltios y tienen una salida ajustable. Son aproximadamente de una pulgada por dos pulgadas y cuestan $ 1. También parecen bastante confiables, siempre que mire la imagen y obtenga una con un límite de entrada de 50 voltios (un lote viejo desordenado y usado límites de 35 voltios)

He encontrado que 7 a 32v es lo más cercano al voltaje ideal de transmisión de energía para la mayoría de lo que hago. Por lo general, no me molesto con los 48 voltios, porque una vez que subes los 35 voltios, el costo de los reguladores reducidos aumenta considerablemente. Me gusta diseñar para un amplio rango de entrada y de 7 a 32v cubre baterías, adaptadores para laptop baratos, fuentes de alimentación de 24v, etc.

Hacer que los dispositivos sean capaces de manejar 32v es bueno porque las impresoras usan 32v, lo que hace que haya muchas fuentes de alimentación baratas de 32v en el mercado.

El gran problema con la alimentación de 5v sobre cat5e no es la potencia real, la mayoría de las MCU estarán bien con una potencia ruidosa extraña en un grado sorprendente, especialmente si coloca algunos condensadores donde pertenecen. El problema real es que si alguna vez obtiene más de 1.6v de caída de voltaje en una línea, la caída de voltaje en el suelo será superior a 0.8v. Por lo tanto, cuando el dispositivo al final de la línea baja una línea, en realidad lo hará a 0.8. Si hubiera un dispositivo al comienzo de la línea cerca de la fuente de alimentación, la conexión a tierra de los dispositivos en realidad estará en tierra y, por lo tanto, verá 0.8v.

De 0,8v a 2v se considera indefinido por los estándares TTL, y algunos dispositivos ekven consideran que algo por encima de 0,8v es lógico 1. Algunos dispositivos más antiguos pueden elegir al azar si permanece en el área indefinida demasiado tiempo, y muchos lo harán. simplemente mantenga el valor anterior hasta que salga de la zona de transición. Tendría que consultar la hoja de datos del AVR para saber qué hace.

Ahora, si realmente tiene menos de 0,8 voltios de desplazamiento en el suelo, podría funcionar, sin embargo, tendrá una tolerancia al ruido mucho menor. De hecho, corrí 9600 baudios, en una línea de colector abierto i2c-like, más de 50 pies de cable para auriculares, que es probablemente el cable más barato, sin errores visibles. Sin embargo, no intenté llevar el poder.

Los transceptores utilizados en CAN cuestan aproximadamente un dólar, y no necesita un micro compatible con CAN. Transmitirán datos en serie o i2c sin problemas siempre que su velocidad de transmisión esté por encima de los 9600 baudios, por lo que no se opone a la "detección dominante permanente" de los transceptores, que no le permitirá enviar un cero durante más de un milisegundo. / p>

RS485 es una opción más común, pero la última vez que lo comprobé es que los transceptores eran más baratos y ofrecen la opción de escuchar mientras transmiten y, por lo tanto, detectar si otro dispositivo intenta hablar por usted.

Probablemente estaría bien si lo hiciera exactamente como lo propuso en la pregunta original, pero 100ma a 5v no es mucho lo que desea agregar al sistema más adelante.