长距离传感器的最佳方法

电器工程 Arduino 距离
2022-01-31 12:00:32

该项目

所以我有一个项目想法。(呻吟)

我想监控多个运动和/或超声波传感器以构建简单的接近警报。我想在我家周边(户外)的关键点“部署”传感器。稍后,我想向我的家庭控制器发送 z-wave 通知,并为大信号播放温和的警报音,但是......婴儿步骤......现在我会满足于一个简单的输出(点亮的 LED 就可以了) 只是为了让事情正常进行。

问题

我知道我需要的组件并且对草图有一个想法来驱动它(使用一个或与 Uno 3 可以在屏蔽后支持的传感器一样多的传感器),但我对距离不知所措。我可以在多个带有自己传感器的 Arduino 之间进行选择,每个都与基地通信,或者阁楼中的一个 Arduino,带有多个传感器和一组类似于 hydra 的电缆,以及一个单一的硬接线电源。我喜欢后一种方法,因为它在许多方面都不太浪费,而且肯定更便宜(尤其是考虑到无线电屏蔽)。

实际问题

我想要的是关于如何接近(如果可行的话)传感器组件与 Arduino 的长距离连接的建议。具体来说:

  • 我放置的一些额外的 Cat-5 可能适合这个吗?
  • 如果不是,为什么(我正在努力学习——我只要求参考良好的阅读)?
  • 有没有我没有考虑过的替代方案?
  • 我会在走路之前尝试跑步吗?
  • 妈妈,他们会把你的小男孩撕碎吗?*

*好的,这只是 Pink Floyd 的参考。我刚开始将 Arduino 作为一个新爱好(我是一名软件工程师,没有 EE 背景或经验)。我目前面临“不知道我需要知道什么才能提出一个好问题”的问题。请原谅任何明显的懒惰,并随时为我上学。:-)

更新

进一步的研究确实出现了这个线程,有人认为这是可行的,但 OP 说一个传感器不会响应。一位响应者说,一个传感器的制造商建议在连接的传感器侧安装一个低通滤波器,尽可能靠近。想法?

此外,根据我的网络工程背景,如果多个 cat-5 在不同方向上运行会浪费至少 8 股中的 2 股,那么假设 2 对电话数据线也可以正常工作,假设尖端被焊接以使其牢固导致进入面包板。再次,想法?

1个回答

从我上面的评论中转述

根据传感器模块设计的灵活性,在工业应用中传统上与长电缆一起使用的常见信号/传感器方法是 4-20 mA(或 10-50 mA,用于长行程或 EMI 密集型环境电流环路信号标准.

  • 电缆与传感器模块组成电流回路,模块通过它调节电流
  • 4 mA 的电流表示模拟最小值或数字低
  • 20 mA 表示模拟满量程或数字高
  • 开路 = 0 mA = 传感器离线报警
  • 短路 = 电流限制 = 传感器短路报警

工业传感器模块通常设计为由相同的电流环路供电,因此无需本地电源。当然,这是可行的,前提是传感器模块不需要大于 4 mA 的驱动电流。

存在多种用于信号电流调节的选项,例如使用 BJT、MOSFET 或互补 TrenchFET 部件。

在数据收集端,分流电阻器上产生的电压使用运算放大器放大,用于模拟传感器。可以使用经过适当调整的比较器电路来捕获数字信号,该比较器电路设计有一些滞后。

根据沿传输电缆感知到的任何雷电或其他高压风险,可能建议使用隔离放大器而不是传统的运算放大器来放大分流电压。这确保了数据整理设备免受可能通过感应、接地电位差或其他原因潜入的电位差的影响。

例如,TI 的 AMC1100 全差分隔离放大器专为具有 HV 隔离的电流分流感测而设计。


使用电流环路信令方法的另一个优点是,如果任何传感器短路或断开,则可以检测到问题中隐含的家庭安全系统的安全漏洞。