Mejor enfoque para sensores de larga distancia

El proyecto

Así que tengo una idea de proyecto. (gemido)

Quiero monitorear múltiples sensores ultrasónicos o de movimiento para crear una alerta de proximidad simple. Quiero "implementar" sensores en puntos clave a lo largo del perímetro de mi casa (al aire libre). Más tarde, me gustaría enviar notificaciones de onda z a mi controlador doméstico y reproducir un tono de alerta suave para señales grandes, pero... pequeños pasos... Por ahora me conformaré con una salida simple (un LED encendido servirá). ) solo para que las cosas funcionen.

El problema

Soy consciente de los componentes que necesitaré y tengo una idea para el boceto para conducirlo (ya sea con uno o tantos sensores como uno 3 puede admitir después de los escudos), pero estoy perdido con respecto a la distancia. Tengo la opción de elegir entre múltiples Arduinos con sus propios sensores, cada uno comunicándose con la base de operaciones O un Arduino en el desván con múltiples sensores y un conjunto de cables tipo hidra para cada uno, así como un ÚNICO consumo de energía cableado. Me gusta este último enfoque, ya que es menos derrochador de varias maneras y ciertamente es más barato (especialmente considerando los escudos de radio).

La pregunta real

Lo que quiero son recomendaciones sobre cómo abordar (si es factible) la conexión a larga distancia de los componentes del sensor al Arduino. Específicamente:

  • ¿Podrían algunos de los Cat-5 adicionales que tengo por ahí ser una buena combinación para esto?
  • Si no, ¿por qué (estoy tratando de aprender; todo lo que pido es una referencia a una buena lectura)?
  • ¿Hay alguna alternativa que no había considerado?
  • ¿Estoy tratando de correr antes de poder caminar?
  • Madre, ¿destrozarán a tu hijito?*

*Vale, eso es solo una referencia a Pink Floyd. Estoy empezando con Arduino como un nuevo pasatiempo ( soy ingeniero de software de oficio, sin antecedentes ni experiencia en EE). Actualmente me enfrento al problema de "no saber lo que necesito saber para hacer una buena pregunta". Por favor, perdone cualquier pereza percibida y siéntase libre de instruirme. :-)

Actualizar

La investigación adicional arrojó este hilo donde alguien sugirió que esto es factible, pero el OP dijo que un sensor no respondería. Un respondedor dijo que el fabricante de un sensor sugirió un filtro de paso bajo en el lado del sensor de la conexión, lo más cerca posible. ¿Pensamientos?

Además, mi experiencia en ingeniería de redes se me ocurre que si múltiples cat-5 se ejecutan en diferentes direcciones desperdician al menos 2 de 8 hilos, tal vez un cable de datos telefónico de 2 pares también funcionaría bien, suponiendo que las puntas estén soldadas para hacerlos sólidos. que conduce a la placa de prueba. De nuevo, ¿pensamientos?

Z-Wave es una implementación de radio de automatización del hogar alrededor de 900MHz; para aquellos que no están familiarizados con él.
@JYelton Gracias, debería haberlo vinculado. Sin embargo, la capa de notificación no es importante en esta etapa, solo la viabilidad de mi idea de "sensor al final de una ejecución CAT-5" (o alternativas cableadas).
Dependiendo de la flexibilidad que tenga en el diseño de sus módulos sensores, un enfoque común y antiguo de señalización/sensor utilizado tradicionalmente con cables largos en aplicaciones industriales es la señalización de 4-20 mA o 10-50 mA: el cable y el módulo sensor forman un bucle de corriente . , el módulo regula la corriente a través de él, desde 4 mA (mínimo analógico o BAJO digital) hasta 20 mA (escala completa analógica o ALTO digital). Circuito abierto = 0 mA = alarma de sensor fuera de línea. Cortocircuito = Límite de corriente = Alarma de cortocircuito del sensor.
El uso de una señalización de bucle de corriente proporcionará el beneficio adicional de identificar las infracciones de seguridad que eluden un sensor determinado. ¿Quieres que convierta esto en una respuesta?
@AnindoGhosh Muy informativo. Sí, de otro usuario de StackExchange en otra comunidad, esto suena como una respuesta esperando ser publicada. :-) Gracias. Mientras tanto, tengo que googlear un poco. Un diagrama de circuito de cómo se podría lograr esto (Arduino o no) sería de gran ayuda, ya que estoy empezando a poder leerlos.

Respuestas (1)

Parafraseado de mis comentarios anteriores

Dependiendo de la flexibilidad disponible en el diseño de los módulos de sensor, un enfoque común de señalización/sensor usado tradicionalmente con cables largos en aplicaciones industriales es el estándar de señalización de bucle de corriente de 4-20 mA ( o 10-50 mA para tiros más largos o entornos intensivos en EMI ) . .

  • El cable y el módulo del sensor forman un bucle de corriente, el módulo regula la corriente a través de él.
  • Una corriente de 4 mA indica mínimo analógico o BAJO digital
  • 20 mA indica escala completa analógica o ALTA digital
  • Circuito abierto = 0 mA = alarma de sensor fuera de línea
  • Cortocircuito = Límite de corriente = Alarma de cortocircuito del sensor

Los módulos de sensores industriales a menudo están diseñados para ser alimentados por el mismo lazo de corriente, eliminando así la necesidad de fuentes de alimentación locales. Esto es factible, por supuesto, solo si el módulo sensor no requiere una corriente de excitación superior a 4 mA.

Existen varias opciones para la señalización de la regulación actual, como el uso de BJT, MOSFET o partes complementarias de TrenchFET.

Al final de la recopilación de datos, el voltaje generado a través de una resistencia de derivación se amplifica mediante un amplificador operacional para sensores analógicos. Las señales digitales se pueden capturar utilizando un circuito comparador adecuadamente recortado diseñado con algo de histéresis.

Dependiendo de cualquier rayo u otros riesgos de alto voltaje percibidos a lo largo de los cables de transmisión, se pueden recomendar amplificadores de aislamiento en lugar de amplificadores operacionales convencionales para amplificar el voltaje de derivación. Esto garantiza que los dispositivos de recopilación de datos estén protegidos de las diferencias de potencial que pueden filtrarse por inducción, diferencias de potencial de tierra u otras causas.

Por ejemplo, el amplificador de aislamiento completamente diferencial AMC1100 de TI está diseñado específicamente para la detección de derivación de corriente con aislamiento HV.

Una ventaja adicional de usar un enfoque de señalización de bucle actual es que las infracciones de seguridad en el sistema de seguridad del hogar implícitas en la pregunta pueden detectarse si algún sensor está en cortocircuito o desconectado.

Gracias por esto. Me da mucho para estudiar. ¿Te importaría aclararme algo? Estoy leyendo mucho la frase "la fuente de alimentación del sensor". Esto me lleva a creer que el sensor en sí debe tener su propio suministro separado del Arduino. ¿Es este el caso o lo entendí mal (es decir, "la fuente de alimentación que proviene del Arduino puede ser 'la fuente de alimentación'")?
@JoshuaNozzi Eso depende de qué sensor estemos hablando. Para algo como una resistencia dependiente de la luz, no se necesita suministro adicional. Para un micrófono electret, se necesita un voltaje de polarización bajo, sin corriente significativa. Para un sensor de eco ultrasónico, se necesitan unos pocos milivatios a unos pocos voltios. En algunos casos, el suministro de Arduino es suficiente, en otros casos, se necesita energía adicional. Muchos sensores = el suministro total necesario supera lo que puede suministrar el regulador de Arduino.
Por ahora, me encantaría que esto funcione (aún no entregado): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - parece ser el mismo componente básico que este (a pesar del conector): sparkfun.com/products/ 8630 : se puede encontrar un recorrido aquí: bildr.org/2011/06/pir_arduino Esto probablemente valga una pregunta por separado, pero estoy tratando de averiguar cómo me afecta su respuesta con este componente relativamente económico en particular. Depende de la comunidad si lo publico por separado.
Otro aparte para cualquiera que me siga, no estoy tan preocupado por el sabotaje ya que esto no es tanto un sistema de seguridad como una extensión de los sentidos. Nunca activará una alarma, solo una notificación, y los intentos de cegarla la activarían, por lo que no se puede acercar sigilosamente para cortar el cable en primer lugar si está posicionado y apuntado correctamente (pero nuevamente, no es para alarma , solo notificación). Esa es mi teoría de todos modos, por lo que el aspecto de detección de manipulación no es una preocupación.
@JoshuaNozzi Tengo exactamente el mismo módulo de sensor PIR, comprado en eBay por $1,90. Utiliza 5 voltios a alrededor de 7 mA para alimentarlo y la salida es una señal de 5 voltios. La salida se puede conectar a un MOSFET en el extremo del sensor para la señalización del bucle de corriente: Gate low = Rds high, por lo que se extraen alrededor de 7 mA. Gate high = Rds low, así que limítelo a 20 mA más o menos y estará bien. Merece una pregunta separada para más detalles, sugiero.
Gracias, probablemente debería publicar una pregunta separada para este sensor en particular si no puedo encontrarlo aquí. Nuevamente, gracias, esto ha sido útil.
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