Pendekatan Terbaik untuk Sensor Jarak Jauh

9

Proyek

Jadi saya punya ide proyek. (mengerang)

Saya ingin memantau beberapa gerakan dan / atau sensor ultrasonik untuk membangun peringatan kedekatan yang sederhana. Saya ingin "menyebarkan" sensor pada titik-titik kunci di sepanjang rumah saya (di luar ruangan). Kemudian, saya ingin mengirim notifikasi gelombang-z ke pengontrol rumah saya dan memainkan nada peringatan yang lembut untuk sinyal besar tetapi ... langkah kecil ... Untuk saat ini saya akan menerima output sederhana (LED menyala akan melakukan ) hanya untuk membuat semuanya berfungsi.

Masalah

Saya mengetahui komponen yang akan saya butuhkan dan punya ide untuk sketsa untuk mengendarainya (baik dengan satu atau sebanyak sensor sebagai Uno 3 dapat mendukung setelah perisai) tapi saya bingung tentang jarak. Saya punya pilihan antara beberapa Arduino dengan sensor mereka sendiri, masing-masing berkomunikasi kembali ke home base ATAU satu Arduino di loteng dengan beberapa sensor dan satu set kabel seperti hydra untuk masing-masing, serta penarikan daya kabel tunggal TUNGGAL. Saya suka pendekatan terakhir karena kurang boros dalam beberapa cara dan tentu saja lebih murah (terutama mengingat perisai radio).

Pertanyaan Aktual

Yang saya inginkan adalah rekomendasi tentang cara melakukan pendekatan (jika memungkinkan) koneksi jarak jauh dari komponen sensor ke Arduino. Secara khusus:

  • Mungkinkah beberapa Cat-5 tambahan yang saya miliki cocok untuk ini?
  • Jika tidak, mengapa (saya mencoba belajar - referensi untuk membaca yang baik adalah semua yang saya minta)?
  • Apakah ada alternatif yang tidak saya pertimbangkan?
  • Apakah saya mencoba lari sebelum bisa berjalan?
  • Ibu apakah mereka akan mencabik-cabik putra kecilmu? *

* Oke, jadi itu hanya referensi Pink Floyd. Saya baru memulai dengan Arduino sebagai hobi baru ( saya seorang insinyur perangkat lunak berdasarkan perdagangan, tanpa latar belakang EE atau pengalaman). Saat ini saya menghadapi masalah "tidak tahu apa yang perlu saya ketahui untuk mengajukan pertanyaan yang bagus." Maafkan setiap kemalasan yang dirasakan dan jangan ragu untuk sekolah saya. :-)

Memperbarui

Penelitian lebih lanjut memang membuat utas ini di mana seseorang menyarankan ini layak tetapi OP mengatakan satu sensor tidak akan merespons. Seorang responden mengatakan satu produsen sensor menyarankan filter low pass di sisi sensor koneksi, sedekat mungkin. Pikiran?

Juga, terjadi pada latar belakang teknik jaringan saya bahwa jika beberapa cat-5 berjalan dalam arah yang berbeda membuang setidaknya 2 dari 8 helai, mungkin kabel data telepon 2-pasangan juga akan bekerja dengan baik, dengan asumsi tip disolder untuk membuatnya solid menuju papan tempat memotong roti. Sekali lagi, pikiran?

arduino distance Joshua Nozzi
sumber
3
Z-Wave adalah implementasi radio otomasi rumah sekitar 900MHz; bagi mereka yang tidak terbiasa dengannya.
JYelton
@JYelton Terima kasih - Saya seharusnya menautkannya. Lapisan notifikasi tidak penting pada tahap ini, meskipun, hanya kelangsungan hidup "sensor saya di akhir CAT-5 run" ide (atau alternatif kabel).
Joshua Nozzi
Bergantung pada fleksibilitas yang Anda miliki dalam mendesain modul sensor Anda, pendekatan pensinyalan / sensor umum dan kuno yang secara tradisional digunakan dengan kabel panjang dalam aplikasi industri adalah sinyal 4-20 mA atau 10-50 mA - modul kabel dan sensor membentuk loop saat ini , modul yang mengatur arus yang melaluinya, dari 4 mA (analog minimum, atau RENDAH digital) hingga 20 mA (skala penuh analog atau digital TINGGI). Sirkuit terbuka = ​​0 mA = sensor alarm offline. Hubung singkat = Batas arus = sensor korsleting alarm.
Anindo Ghosh
Oleh karena itu, menggunakan pensinyalan loop saat ini akan memberikan manfaat tambahan untuk mengidentifikasi pelanggaran keamanan yang memintas sensor tertentu. Apakah Anda ingin saya membuat ini menjadi jawaban?
Anindo Ghosh
@AnindoGhosh Sangat informatif. Ya, dari pengguna StackExchange lain di komunitas lain, ini terdengar seperti jawaban yang menunggu untuk diposting. :-) Terima kasih. Sementara itu, saya harus melakukan beberapa pencarian di Google. Diagram sirkuit tentang bagaimana hal ini dapat dilakukan (Arduino atau tidak) akan berjalan jauh karena saya baru mulai dapat membacanya.
Joshua Nozzi

Jawaban:

8

Diparafrasekan dari komentar saya di atas

Bergantung pada fleksibilitas yang tersedia dalam merancang modul sensor, pendekatan pensinyalan / sensor umum yang secara tradisional digunakan dengan kabel panjang dalam aplikasi industri adalah 4-20 mA ( atau 10-50 mA untuk lemparan lebih lama atau lingkungan intensif EMI ) standar pensinyalan loop saat ini .

  • Modul kabel dan sensor membentuk loop saat ini, modul yang mengatur arus melalui itu
  • Arus 4 mA menunjukkan minimum analog, atau RENDAH digital
  • 20 mA menunjukkan skala penuh analog atau digital TINGGI
  • Sirkuit terbuka = ​​0 mA = sensor alarm offline
  • Hubung singkat = Batas arus = sensor korsleting alarm

Modul sensor industri sering dirancang untuk diberdayakan oleh loop arus yang sama, sehingga menghilangkan kebutuhan pasokan listrik lokal. Ini layak, tentu saja, hanya jika modul sensor tidak memerlukan lebih dari 4 mA drive saat ini.

Ada berbagai opsi untuk mensinyalkan regulasi saat ini, seperti menggunakan BJT, MOSFET, atau bagian TrenchFET pelengkap.

Pada akhir pengumpulan data, tegangan yang dihasilkan melintasi resistor shunt diperkuat menggunakan op-amp, untuk sensor analog. Sinyal digital dapat ditangkap menggunakan sirkuit komparator yang dipangkas yang dirancang dengan histeresis.

Bergantung pada petir atau risiko tegangan tinggi lainnya yang dirasakan di sepanjang kabel transmisi, amplifier isolasi dapat direkomendasikan sebagai pengganti op-amp konvensional untuk memperkuat tegangan shunt. Ini memastikan bahwa perangkat pengumpulan data terlindungi dari perbedaan potensial yang dapat menyusup melalui induksi, perbedaan potensial tanah, atau penyebab lainnya.

Sebagai contoh, AMC1100 Fully-Diferensial Isolation Amplifier TI dirancang khusus untuk penginderaan arus dengan isolasi HV.

Keuntungan tambahan menggunakan pendekatan pensinyalan loop saat ini adalah bahwa pelanggaran keamanan terhadap sistem keamanan rumah tersirat dalam pertanyaan, dapat dideteksi jika ada sensor yang korsleting, atau terputus.

Anindo Ghosh
sumber
Terima kasih untuk ini. Ini memberi saya banyak hal untuk dipelajari. Maukah Anda menjelaskan sesuatu untuk saya? Saya banyak membaca ungkapan "catu daya sensor". Ini membuat saya percaya bahwa sensor itu sendiri harus memiliki suplai sendiri yang terpisah dari Arduino. Apakah ini masalahnya atau apakah saya salah paham (yaitu, "catu daya yang berasal dari Arduino dapat menjadi 'catu daya'")?
Joshua Nozzi
1
@ JoshuaNozzi Itu tergantung pada sensor apa yang kita bicarakan. Untuk sesuatu seperti resistor yang bergantung pada cahaya, tidak ada pasokan tambahan yang diperlukan. Untuk mikrofon electret, tegangan bias rendah diperlukan, tidak ada arus yang signifikan. Untuk sensor gema ultrasonik, diperlukan beberapa miliwatt pada beberapa volt. Beberapa kasus, pasokan Arduino sudah cukup, kasus lain, dibutuhkan daya tambahan. Banyak sensor = total pasokan yang dibutuhkan melampaui apa yang dapat disediakan oleh regulator Arduino.
Anindo Ghosh
Untuk saat ini saya akan senang mendapatkan ini berfungsi (belum dikirim): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - tampaknya komponen dasar yang sama dengan ini (konektor terlepas): sparkfun.com/products/ 8630 - walk-through dapat ditemukan di sini: bildr.org/2011/06/pir_arduino Ini mungkin bernilai pertanyaan terpisah, tapi saya mencoba mencari tahu bagaimana jawaban Anda mempengaruhi saya dengan komponen yang relatif murah ini pada khususnya. Terserah komunitas apakah saya mempostingnya secara terpisah.
Joshua Nozzi
Selain bagi siapa pun yang mengikuti, saya tidak begitu peduli tentang sabotase karena ini bukan sistem keamanan sebagai perpanjangan indera. Itu tidak akan pernah memicu alarm, hanya pemberitahuan, dan upaya untuk membutakannya akan memicu itu, jadi tidak ada menyelinap di atasnya untuk memotong kawat di tempat pertama jika diposisikan dan diarahkan dengan benar (tapi sekali lagi, ini bukan untuk alarm , hanya pemberitahuan). Itu teori saya, jadi aspek deteksi kerusakan tidak menjadi perhatian.
Joshua Nozzi
1
@ JoshuaNozzi Saya memiliki modul sensor PIR yang sama persis, membeli eBay seharga $ 1,90. Ini menggunakan 5 volt pada sekitar 7 mA untuk menyalakannya, dan outputnya adalah sinyal 5 Volt. Output dapat ditransfer ke MOSFET di ujung sensor untuk sinyal loop saat ini: Gerbang rendah = Rds tinggi, jadi sekitar 7 mA ditarik. Gerbang tinggi = Rds rendah, jadi batasi sampai 20 mA atau lebih dan Anda baik. Layak pertanyaan terpisah untuk lebih detail, saya sarankan.
Anindo Ghosh