Лучший подход для датчиков на большие расстояния

Проэкт

Итак, у меня есть идея проекта. (стон)

Я хочу контролировать несколько датчиков движения и / или ультразвука, чтобы создать простое оповещение о близости. Я хочу «развернуть» датчики в ключевых точках по периметру моего дома (на улице). Позже я хотел бы отправлять z-wave уведомления на мой домашний контроллер и воспроизводить тихий сигнал оповещения для больших сигналов, но ... маленькие шаги ... А пока я остановлюсь на простом выходе (горит светодиод Просто чтобы все заработало.

Проблема

Я знаю о компонентах, которые мне понадобятся, и у меня есть идея для эскиза, чтобы управлять им (с одним или несколькими датчиками, которые Uno 3 может поддерживать после щитов), но я в растерянности относительно расстояния. У меня есть выбор между несколькими Arduinos со своими собственными датчиками, каждый из которых обратно связывается с домашней базой ИЛИ одним Arduino на чердаке с несколькими датчиками и гидра-подобным набором кабелей для каждого, а также с однопроходным проводным энергопотреблением. Мне нравится последний подход, так как он менее расточителен во многих отношениях и, безусловно, дешевле (особенно с учетом радиозащиты).

Актуальный вопрос

Что я хочу, так это рекомендации о том, как подойти (если это возможно) к подключению компонентов датчика к Arduino на большие расстояния. В частности:

Могут ли некоторые из дополнительных Cat-5, которые у меня лежат, подойти для этого?
Если нет, то почему (я пытаюсь научиться - все, что я прошу, - это ссылка на хорошее чтение)?
Есть ли альтернатива, которую я не рассматривал?
Пытаюсь ли я бежать раньше, чем смогу ходить?
Мама, они разорвет твоего маленького мальчика на части? *

* Хорошо, это просто ссылка на Pink Floyd. Я только начинаю работать с Arduino как с новым хобби ( по профессии я инженер-программист , не имею опыта работы в EE). В настоящее время я сталкиваюсь с проблемой «не знаю, что мне нужно знать, чтобы задать хороший вопрос». Пожалуйста, прости любую воспринятую лень и не стесняйся учить меня. :-)

Обновить

Дальнейшие исследования выявили эту тему, где кто-то предположил, что это возможно, но ОП сказал, что один датчик не будет отвечать. Респондент сказал, что производитель одного датчика предложил фильтр нижних частот на стороне датчика как можно ближе. Мысли?

Кроме того, мне известно, что, если несколько компьютеров Cat-5 работают в разных направлениях, тратятся по меньшей мере 2 из 8 нитей, возможно, 2-парный телефонный кабель для передачи данных также будет работать нормально, при условии, что наконечники спаяны, чтобы сделать их сплошными. ведущий в макет. Опять мысли?

arduino distance

— Джошуа Ноцци
источник

Z-Wave - это радиоприемник для домашней автоматизации около 900 МГц; для тех, кто не знаком с этим.

— Джелтон

@JYelton Спасибо, я должен был это связать. Уровень уведомлений на данном этапе не важен, однако, только жизнеспособность моей идеи «датчик в конце запуска CAT-5» (или альтернативы с проводным подключением).

— Джошуа Ноцци,

В зависимости от гибкости, которую вы имеете при проектировании своих сенсорных модулей, общий и древний подход к сигнализации / датчику, традиционно используемый для длинных кабелей в промышленных приложениях, - это сигнализация 4-20 мА или 10-50 мА - кабель и модуль датчика образуют токовую петлю модуль, регулирующий ток через него, от 4 мА (аналоговый минимум или цифровой LOW) до 20 мА (аналоговый полномасштабный или цифровой HIGH). Разомкнутая цепь = 0 мА = датчик отключен. Короткое замыкание = ограничение тока = аварийный сигнал датчика.

— Аниндо Гош

Таким образом, использование сигнализации токовой петли обеспечит дополнительное преимущество выявления нарушений безопасности, которые обходят данный датчик. Хотите, чтобы я превратил это в ответ?

— Аниндо Гош

@AnindoGhosh Очень информативно. Да, от другого пользователя StackExchange из другого сообщества, это звучит как ответ, ожидающий публикации. :-) Спасибо. В то же время у меня есть поиск в Google. Принципиальная схема того, как это может быть достигнуто (Arduino или нет), будет иметь большое значение, так как я только начинаю читать их.

— Джошуа Ноцци

Перефразировано из моих комментариев выше

В зависимости от гибкости, доступной при проектировании сенсорных модулей, стандартная сигнализация / сенсорный подход, традиционно используемый с длинными кабелями в промышленных приложениях, является стандартом сигнализации токовой петли 4-20 мА ( или 10-50 мА для более длинных бросков или сред с интенсивным электромагнитным излучением ) ,

Кабель и модуль датчика составляют токовую петлю, модуль, регулирующий ток через нее
Ток 4 мА указывает на аналоговый минимум или цифровой НИЗКИЙ
20 мА указывает на аналоговую полномасштабную или цифровую HIGH
Разомкнутая цепь = 0 мА = датчик отключен
Короткое замыкание = ограничение тока = сигнал тревоги датчика

Промышленные сенсорные модули часто рассчитаны на питание от одной и той же токовой петли, что исключает необходимость в местных источниках питания. Конечно, это возможно только в том случае, если для модуля датчика не требуется ток возбуждения более 4 мА.

Существуют различные варианты сигнализации текущего регулирования, такие как использование BJT, MOSFET или дополнительных деталей TrenchFET.

На конце сбора данных напряжение, генерируемое на шунтирующем резисторе, усиливается с использованием операционного усилителя для аналоговых датчиков. Цифровые сигналы могут быть захвачены с использованием подходящей схемы компаратора, разработанной с некоторым гистерезисом.

В зависимости от любых грозовых разрядов или других рисков, связанных с высоким напряжением, воспринимаемых вдоль кабелей передачи, для усиления напряжения шунта могут быть рекомендованы изолирующие усилители вместо обычных операционных усилителей. Это гарантирует, что устройства для сортировки данных защищены от разностей потенциалов, которые могут проникнуть через индукцию, разности потенциалов земли или другие причины.

Например, усилитель полной дифференциации AMC1100 от TI разработан специально для измерения токового шунта с высоковольтной изоляцией.

Дополнительным преимуществом использования подхода сигнализации с токовой петлей является то, что нарушения безопасности домашней системы безопасности, о которых идет речь в вопросе, могут быть обнаружены, если какой-либо датчик отключен или отключен.

— Аниндо Гош
источник

Спасибо за это. Это дает мне много для изучения. Не могли бы вы уточнить кое-что для меня? Я много читаю фразу «питание датчика». Это наводит меня на мысль, что сам датчик должен иметь собственный источник питания, отдельный от Arduino. Это тот случай, или я неправильно понял (то есть, «источник питания от Arduino может быть« источником питания »)?

— Джошуа Ноцци,

@JoshuaNozzi Это зависит от того, о каком датчике мы говорим. Для чего-то вроде светозависимого резистора дополнительный источник питания не требуется. Для электретного микрофона требуется низкое напряжение смещения, без значительного тока. Для ультразвукового эходатчика требуется несколько милливатт на несколько вольт. В некоторых случаях питания Arduino достаточно, в других случаях требуется дополнительная мощность. Многие датчики = общий запас, необходимый для превышения того, что может обеспечить регулятор Arduino.

— Аниндо Гош

На данный момент я был бы рад получить эту работу (еще не доставлено): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - похоже, тот же базовый компонент, что и этот (несмотря на разъем): sparkfun.com/products/ 8630 - пошаговое руководство можно найти здесь: bildr.org/2011/06/pir_arduino Это, вероятно, стоит отдельного вопроса, но я пытаюсь выяснить, как ваш ответ влияет на меня с этим относительно недорогим компонентом, в частности. До сообщества, выложу ли я это отдельно.

— Джошуа Ноцци,

Еще один вопрос для тех, кто следит за мной, я не так обеспокоен саботажем, поскольку это не столько система безопасности, сколько расширение чувств. Он никогда не вызовет тревогу, только уведомление, и попытки ослепить его приведут в действие, так что нет никакого подкрадывания к нему, чтобы обрезать провод в первую очередь, если он правильно расположен и направлен (но, опять же, это не для тревоги) Просто уведомление) В любом случае, это моя теория, поэтому аспект обнаружения взлома не имеет значения.

— Джошуа Ноцци,

@JoshuaNozzi У меня точно такой же модуль датчика PIR, купленный на eBay за $ 1,90. Он использует 5 вольт при 7 мА для питания, а выходной сигнал 5 вольт. Выход может быть подключен к МОП-транзистору на конце датчика для сигнализации токовой петли: низкий уровень затвора = высокий уровень Rds, так что около 7 мА. Gate high = Rds low, поэтому ограничьте его до 20 мА или около того, и все в порядке. Заслуживает отдельного вопроса для более подробной информации, я предлагаю.

— Аниндо Гош