truyền tín hiệu 5v qua cáp dài

Tôi đang tìm kiếm sự giúp đỡ ở đây vì tôi cần một câu trả lời đáng tin cậy cho vấn đề này. Tôi cần nhận tín hiệu đầu vào (tần số thấp 5v digital pulse), đến bộ điều khiển vi mô từ cảm biến (độ gần) nằm ở khoảng cách từ bảng điều khiển.

Tôi sẽ ghi rõ các điểm quan trọng.

• Khoảng cách tối đa Tx: 50 m
• Tần số xung kỹ thuật số tối đa: 10 Hz
• Phạm vi điện áp của cảm biến: 5 đến 30 v (nó tạo ra điện áp giống như được cung cấp)
• Đầu vào tối đa cho bộ điều khiển vi mô: 5 v

Đối với một ứng dụng đơn giản, tương tự, đây là những gì tôi đã làm trước đây; cảm biến được cung cấp với 12 v. Ở đầu kia, xung (hiện là 0-12v) được đưa đến bộ điều khiển vi thông qua bộ điều chỉnh 7805. Điều đó đã làm việc tốt, nhưng ai đó nói với tôi rằng phương pháp này không hay và không phù hợp với các ứng dụng đáng tin cậy. Tôi cũng cảm thấy điều đó thật xấu xí nhưng tôi không hy vọng sẽ gặp rắc rối với phần cứng, xây dựng các mạch riêng biệt, v.v ... Ai đó có thể đề xuất bất kỳ giải pháp nào tốt hơn (hoặc đồng ý với tôi: D).

Tôi thích rất nhiều nếu tôi không phải xây dựng bất kỳ mạch nào cả. Nếu không thể, ít nhất là rất đơn giản! (Đơn giản theo nghĩa phức tạp phần cứng. Một mạch không cần PCB, chỉ cần hai dây ở đây và đó. Đó là lý do tại sao tôi thích giải pháp 7805). Tuy nhiên (không may) ưu tiên cao nhất phải được đưa ra cho độ tin cậy.

Một cách tiếp cận đề nghị sẽ được sử dụng một optocoupler theo sau là một so sánh (ví dụ. LM339 ), hoặc tốt hơn, một bộ phận tích hợp như Semi Fairchild FODM8071 lý đầu ra cổng optocoupler .

Lý do bộ ghép quang được khuyến nghị :

Có khả năng có một sự khác biệt tiềm năng mặt đất so với cáp 50 mét, cũng có khả năng chọn EMI qua cáp dài. Bộ ghép quang loại bỏ mọi mối quan tâm không phù hợp với vòng lặp mặt đất / tiềm năng, cũng như bất kỳ nhu cầu nào để khớp chính xác điện áp cung cấp của cảm biến với vi điều khiển.

Việc sử dụng opto sẽ cho phép sử dụng điện áp cao hơn cho mạch cảm biến, giảm độ nhạy nhiễu EMI.

Một lợi ích bổ sung của phần Fairchild cụ thể được đề xuất ở trên là khả năng chống ồn cao. Điều này sẽ dẫn đến việc thu tín hiệu ổn định hơn, quan trọng với khoảng cách liên quan.

FODM8071 là một bộ phận được dẫn bằng 5 chân của SMT, vì vậy sử dụng nó về cơ bản giống như không phải xây dựng bất kỳ mạch bổ sung nào - bạn có thể nối dây cho bộ phận đó và một vài bộ phận hỗ trợ rời rạc theo kiểu bùa ngải , nếu bạn thích, hoặc đặt chúng vào một proto -board PCB.

Truyền 10 Hz trên 50 m không phải là một vấn đề khó khăn, vì vậy bạn sẽ tìm thấy rất nhiều cách để làm điều đó. Đối với một giải pháp gần như đơn giản như giải pháp bạn đã có trước đây, tôi đề nghị một mạch zener đơn giản.

Giống như trước đây, bạn chỉ cần cung cấp cho cảm biến của mình một điện áp trên 5 V. Nói 6 - 12 V và để mạch giới hạn này giảm điện áp xuống mức tương thích với mạch hạ lưu của bạn. Bạn sẽ cần điều chỉnh giá trị của R1 tùy thuộc vào dòng điện đầu ra tối đa (hoặc mong muốn) của mạch cảm biến và điện áp cảm biến bạn chọn. Chi phí có thể rất gần với giải pháp 7805, tùy thuộc vào loại zener nào bạn chọn.

Giống như bộ ghép quang được đề xuất trong một câu trả lời khác, điều này cung cấp sự bảo vệ chống lại các quá độ điện áp cao gây ra trên cáp, vì các điốt zener có thể đẩy các quá độ này xuống đất. Mạch opt optpler có thể phá vỡ các vòng lặp nối đất giữa các hệ thống gửi và nhận, nhưng nếu giải pháp 7805 của bạn đang hoạt động thì zener cũng sẽ hoạt động tốt.

Biên tập

Nếu bạn sẵn sàng làm thêm một chút, bạn có thể cải thiện mạch này bằng cách làm cho nó phức tạp hơn một chút:

Các diode schottky được thêm vào bảo vệ mạch hạ lưu của bạn khỏi quá độ âm. Các zener sẽ làm điều này, nhưng sẽ chỉ giới hạn quá độ ở mức -0,7 V hoặc hơn. Các schottky sẽ giới hạn chúng ở -0.3 hoặc -0.2 V, sẽ an toàn hơn nhiều cho thiết bị hạ lưu nếu đó là một cổng logic thông thường.

Các tụ điện 4,7 uF được thêm vào sẽ giúp giảm tiếng ồn khi đầu vào thấp.

Cuối cùng tôi điều chỉnh điện áp zener xuống để đảm bảo đầu ra an toàn cho cổng logic 5 V, thậm chí cho phép một số độ lệch trong điện áp zener và tăng R1 để giảm dòng điện cần thiết để điều khiển đầu vào.

Tất cả những điều này có thể được điều chỉnh để phù hợp với các chi tiết của cảm biến và mạch hạ lưu của bạn.

Biên tập

Một điểm quan trọng mà tôi cần phải suy nghĩ về qua đêm trước khi tôi nhìn thấy nó:

Giả sử cáp 50 m của bạn chứa dây tín hiệu và dây nối đất (hoặc trở về), bộ ghép quang bảo vệ chống lại các quá độ ở chế độ chung (nghĩa là khi cả tín hiệu và dây nối đất cùng thay đổi điện áp so với mặt đất của mạch thu), trong khi mạch zener bảo vệ chống lại quá độ vi sai nơi điện áp dây tín hiệu thay đổi so với dây nối đất.

Nếu một sét đánh gần đó làm cho mặt đất và dây tín hiệu cùng nhau nhảy lên 100 V trong một phần nghìn giây, bạn cần mạch opt optpler để bảo vệ máy thu của bạn khỏi bị hư hại.

Nhưng nếu một động cơ gần đó bật khiến dây tín hiệu nhảy lên 30 V so với dây nối đất, bạn cần mạch zener để bảo vệ bộ ghép quang của bạn khỏi quá tải.

Tất nhiên, loại cáp và môi trường của nó xác định kịch bản nào trong số các tình huống này có nhiều khả năng. Nếu bạn đang sử dụng dây điều khiển cho mục đích chung, một trong hai kịch bản là thực tế. Nếu bạn đang sử dụng cáp đồng trục, thì các chế độ thông thường sẽ có nhiều khả năng hơn, nhưng bạn cũng nên xem xét khả năng thiệt hại do lỗi do xử lý khi cáp không được gắn vào máy thu và cũng có hiệu lực nếu cáp ban đầu được sạc khi nó được cắm vào máy thu.