Bao lâu giữa pin kỹ thuật số Arduino và IC?

Dự án hiện tại của tôi liên quan đến việc sử dụng các thanh ghi thay đổi 74HC595 để điều khiển màn hình LED, tuy nhiên màn hình có thể cách bảng Arduino tới 5 mét. Kế hoạch là sử dụng một số cáp DB9 / RS232 giữa một hộp với Arduino và bao vây với màn hình. Độ dài có thể quá dài để tín hiệu số truyền từ các chân ra kỹ thuật số sang thanh ghi thay đổi mà không bị suy giảm?

74HC595 là công nghệ CMOS, do đó, hầu như không mất gì để điều khiển dòng điện, vì vậy IR drop sẽ không phải là vấn đề đáng lo ngại.

Miễn là bạn giữ tần số của các tín hiệu xuống dưới mức 100kHz, bạn không phải lo lắng về hiệu ứng đường truyền. Giả sử người quan sát dự định của bạn cho đèn LED là mắt người, bạn không cần phải lo lắng về tốc độ cao. Ví dụ: 8 chữ số ở 7 phân đoạn và mỗi dấu thập phân là 64 phần tử LED và chỉ với 9600 bps, bạn có thể cập nhật màn hình chỉ trong chưa đầy 7 msec.

Điều duy nhất tôi lo lắng là liệu mức đầu ra kỹ thuật số cao từ Arduino sẽ đăng ký như một đầu vào cao tại thanh ghi thay đổi của bạn. Miễn là thanh ghi thay đổi đang chạy từ nguồn cung cấp 5V (và không phải là thứ gì đó kỳ quặc như 6), bạn cũng sẽ ổn ở đó. (và nếu điều này sẽ là một vấn đề, nó sẽ tự xuất hiện trên một sợi dây chỉ 10cm để dễ kiểm tra)

Câu trả lời ngắn: xác suất rất cao bạn có thể đi từ arduino đến cáp đến 74HC595 không có vấn đề gì.

Cảm giác của tôi là bạn sẽ ổn ở độ dài này. Đặt cược tốt nhất của bạn có thể là thử nó và xem nếu nó hoạt động.

Nếu nó không hoạt động, có một số điều bạn có thể làm để giúp: - sử dụng cáp đôi được bảo vệ, xoắn hoặc xoắn cáp với nhau. - Đặt một nắp nhỏ (0,01 uF hoặc khoảng đó) ở cuối. Điều này sẽ giúp loại bỏ một số tiếng ồn (sử dụng tụ điện quá lớn sẽ không hoạt động, vì vậy lớn hơn sẽ không tốt hơn trong trường hợp này). - Sử dụng các điện trở có giá trị thấp hơn một chút so với bình thường cho các pulldown của bạn. - Sử dụng cáp trở kháng thấp.

Là một điểm dữ liệu, một Arduino có thể chạy 9600 nối tiếp qua cáp không được che chở trong 50 '(có thể nhiều hơn?).

Dù sao bạn cũng nên phạm vi nó để đảm bảo nó hoạt động chính xác nhưng đây là quá trình suy nghĩ / toán học bạn cần tính đến để xác định hiệu ứng đường truyền.

• Thời gian tăng và giảm, đối lập với những gì một số người đã đăng ở đây, tần số của tín hiệu hoàn toàn không thành vấn đề khi xác định khi nào bạn cần tính đến các hiệu ứng đường truyền. Nhìn chung, tín hiệu tần số cao có thời gian tăng / giảm nhanh hơn nhưng tín hiệu tần số thấp cũng có thể có thời gian tăng và giảm rất nhanh nếu chúng được điều khiển ở tần số thấp bởi bộ thu phát với tốc độ xoay cao. Vì luôn luôn sử dụng thời gian tăng / giảm chậm nhất có thể để ở trong thông số kỹ thuật cho các bộ phận bạn đang sử dụng, bạn có thể giảm thời gian tăng và giảm với bộ lọc RC tại nguồn. Nói chung, bạn cần xem xét hiệu ứng đường truyền nếu chiều dài của dây lớn hơn Tr / (2 * Td) với Tr = đến thời gian tăng tín hiệu tại nguồn và Td = với độ trễ lan truyền trên mỗi đơn vị độ dài của cáp đang sử dụng. Bạn cũng có thể cần phải chấm dứt chính xác các đường tín hiệu trên các cáp ngắn hơn nếu tải có điện dung cao, đây là loại khó tính toán trước vì có nhiều mục có hiệu ứng điện dung trong hệ thống như vậy. Nếu bạn gặp vấn đề này, bạn sẽ thấy tiếng chuông (dưới và trên bắn vào các cạnh) trong tín hiệu.

• Dòng điện trong cáp, điều này sẽ được xác định trong bảng thông số kỹ thuật của IC nhận làm dòng điện đầu vào. Điều này kết hợp với điện trở của cáp sẽ cho bạn biết nếu điện áp rơi có thể chấp nhận được với các thông số kỹ thuật của IC nhận. Đây chỉ là một giá trị hiện tại trung bình. Dòng điện cực đại thực tế có thể phụ thuộc vào loại chấm dứt được sử dụng và cần được xem xét khi quyết định xem IC lái xe có thể xử lý tải hoặc nếu bạn cần một trình điều khiển dòng. Dòng điện cực đại chỉ nên kéo dài chừng nào độ trễ lan truyền khứ hồi của mạch.

Nếu bạn cần tính đến các hiệu ứng đường truyền, bạn cũng cần biết trở kháng đặc trưng của cáp và trở kháng đầu ra của IC lái xe.

Nếu bạn cần xử lý các hiệu ứng đường truyền, có một vài lựa chọn cho kiểu kết thúc. Hai điều duy nhất tôi sẽ xem xét là chấm dứt nguồn và chấm dứt kết thúc sai lệch AC.

Khi chấm dứt nguồn, bạn cần đặt một điện trở càng gần càng tốt với IC lái xe có giá trị bằng với trở kháng đặc tính của cáp trừ đi trở kháng đầu ra của IC lái xe, bạn có thể phải điều chỉnh một chút để đánh chết thông số kỹ thuật trở kháng của các đầu nối cáp cũng sẽ tác động đến hệ thống và luôn đặt IC lái xe và nhận càng gần các đầu nối càng tốt để giảm phản xạ. Đây có lẽ là phương pháp dễ nhất và có lẽ là phương pháp tốt nhất trong trường hợp này. Dòng điện cực đại sẽ là (Vhigh - Vlow) / (2 * Z0) với Z0 = với trở kháng đặc tính của cáp.

Trong kết thúc cuối thiên vị AC, bạn kết nối với đường tín hiệu càng gần IC nhận càng tốt, một điện trở nối tiếp với một tụ điện với tụ điện được nối với mặt đất. Giá trị của điện trở phải là trở kháng đặc tính của cáp, giá trị của tụ được xác định bởi tần số của tín hiệu (R và C tạo thành bộ lọc thông thấp). Dòng ổ đĩa cực đại giống như khi kết thúc nguồn. Dòng điện trung bình phụ thuộc vào chu kỳ nhiệm vụ của tín hiệu, nếu nó rất gần với 50% thì nó sẽ gần bằng với dòng điện đầu vào của IC nhận, nếu nó trên 50% thì dòng ổ trung bình sẽ cao hơn . Khi R và C tạo thành bộ lọc thông thấp, kiểu kết thúc này sẽ lọc một số nhiễu tần số cao.

Vài điều khác cần ghi nhớ:

• Sử dụng các cặp xoắn cho một tín hiệu kết thúc duy nhất không làm giảm nhiễu. Nó không dẫn đến trở kháng đặc tính phù hợp hơn cho đường truyền. Điều này có thể làm cho đầu ra trông đẹp hơn nếu bạn thực sự nên chấm dứt đúng tín hiệu nhưng không được. Nó không làm gì để giảm tiếng ồn bên ngoài EM trên đường dây.

• Sử dụng cáp được bảo vệ trên một hệ thống kết thúc duy nhất là tốt nhất. Bạn thường có thể tạo ra một tình huống trong đó nhiễu bên ngoài có khả năng ghép đôi với tấm chắn dẫn đến dòng chảy trên tấm khiên mà sau đó kết hợp với dây tín hiệu. Tôi sẽ không sử dụng cáp được bảo vệ trừ khi bạn sử dụng tín hiệu vi sai. Ngoài ra tính hữu dụng của tấm chắn đối với nhiễu tần số cao phụ thuộc vào độ tự cảm với mặt đất, đường dẫn có độ tự cảm thấp thường yêu cầu các đầu nối đặc biệt.

Bạn có thể sử dụng rất nhiều cách xử lý suy nghĩ giống nhau trên bất kỳ dòng nào có thể là cáp hoặc dấu vết PCB 2 inch.

Bạn có thể sẽ cần bộ đệm để điều khiển chiều dài cáp đó - một cái gì đó giống như trình điều khiển bộ đệm / bộ đệm 74HC244 là phù hợp.