Il miglior approccio per i sensori a lunga distanza

Il progetto

Quindi ho un'idea sul progetto. (gemito)

Voglio monitorare più sensori di movimento e / o ultrasuoni per creare un semplice avviso di prossimità. Voglio "distribuire" sensori nei punti chiave lungo il perimetro della mia casa (all'aperto). Più tardi, vorrei inviare notifiche z-wave al mio controller di casa e riprodurre un tono di avviso delicato per segnali di grandi dimensioni ma ... piccoli passi ... Per ora mi accontenterò di un semplice output (un LED acceso farà ) solo per far funzionare le cose.

Il problema

Sono a conoscenza dei componenti di cui avrò bisogno e ho un'idea dello schizzo per guidarlo (con uno o tanti sensori supportati da Uno 3 dopo gli scudi), ma sono a corto di distanza. Ho una scelta tra più Arduinos con i loro sensori, ognuno dei quali comunica di nuovo alla base di casa OPPURE un Arduino nel soppalco con più sensori e un set di cavi simile a una hydra a ciascuno, nonché un SINGOLO assorbimento di energia cablato. Mi piace il secondo approccio in quanto è meno dispendioso in molti modi ed è sicuramente più economico (soprattutto considerando gli schermi radio).

La domanda reale

Quello che voglio sono consigli su come affrontare (se è fattibile) la connessione a distanza dei componenti del sensore ad Arduino. In particolare:

Qualcuno del Cat-5 in più che ho in giro potrebbe essere una buona partita per questo?
In caso contrario, perché (sto cercando di imparare: tutto ciò che chiedo è un riferimento a una buona lettura)?
C'è un'alternativa che non avevo preso in considerazione?
Sto cercando di correre prima di poter camminare?
Mamma faranno a pezzi il tuo bambino? *

* Va bene, quindi questo è solo un riferimento Pink Floyd. Sto appena iniziando con Arduino come nuovo hobby ( sono un ingegnere del software di professione, nessuna esperienza o esperienza EE). Attualmente sto affrontando il problema di "non sapere cosa devo sapere per fare una buona domanda". Per favore, perdona qualsiasi pigrizia percepita e sentiti libero di istruirmi. :-)

Aggiornare

Ulteriori ricerche hanno rivelato questo thread in cui qualcuno ha suggerito che questo è fattibile, ma l'OP ha detto che un sensore non avrebbe risposto. Un soccorritore ha affermato che il produttore di un sensore ha suggerito un filtro passa basso sul lato sensore della connessione, il più vicino possibile. Pensieri?

Inoltre, mi viene in mente il mio background ingegneristico di rete che se più cat-5 corrono in direzioni diverse sprecano almeno 2 di 8 fili, forse un cavo dati telefonico a 2 coppie funzionerebbe bene, supponendo che le punte siano saldate per renderle solide portando nella breadboard. Ancora una volta, pensieri?

arduino distance

— Joshua Nozzi
fonte

Z-Wave è un'implementazione radio domotica intorno a 900MHz; per quelli che non lo conoscono.

— JYelton,

@JYelton Grazie - avrei dovuto collegarlo. Il livello di notifica non è importante in questa fase, tuttavia, solo la fattibilità del mio "sensore alla fine di una corsa CAT-5" (o alternative cablate).

— Joshua Nozzi,

A seconda della flessibilità che hai nel progettare i tuoi moduli sensore, un approccio comune e antico di segnalazione / sensore tradizionalmente usato con cavi lunghi in applicazioni industriali è la segnalazione 4-20 mA o 10-50 mA - il cavo e il modulo sensore formano un circuito di corrente , il modulo che regola la corrente attraverso di esso, da 4 mA (minimo analogico o digitale BASSO) a 20 mA (analogico a fondo scala o digitale ALTO). Circuito aperto = 0 mA = allarme offline del sensore. Cortocircuito = limite di corrente = allarme in cortocircuito del sensore.

— Anindo Ghosh

L'uso di una segnalazione di loop di corrente fornirà quindi il vantaggio aggiuntivo di identificare violazioni della sicurezza che bypassano un determinato sensore. Vorresti che lo trasformassi in una risposta?

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh Molto informativo. Sì, da un altro utente StackExchange in un'altra comunità, sembra una risposta in attesa di essere pubblicata. :-) Grazie. Nel frattempo, ho qualche googling da fare. Uno schema circuitale di come ciò potrebbe essere realizzato (Arduino o no) farebbe molto perché sto appena iniziando a leggerli.

— Joshua Nozzi,

Parafrasato dai miei commenti sopra

A seconda della flessibilità disponibile nella progettazione dei moduli sensore, un approccio di segnalazione / sensore comune tradizionalmente utilizzato con cavi lunghi in applicazioni industriali è lo standard di segnalazione a circuito di corrente da 4-20 mA ( o 10-50 mA per lanci più lunghi o ad alta intensità di EMI ) .

Il cavo e il modulo sensore formano un circuito di corrente, il modulo che regola la corrente attraverso di esso
Una corrente di 4 mA indica minimo analogico o LOW digitale
20 mA indica ALTA scala analogica o digitale
Circuito aperto = 0 mA = allarme offline del sensore
Cortocircuito = limite corrente = allarme in cortocircuito del sensore

I moduli di sensori industriali sono spesso progettati per essere alimentati dallo stesso circuito di corrente, eliminando così la necessità di alimentatori locali. Ciò è possibile, ovviamente, solo se il modulo sensore non richiede una corrente di azionamento superiore a 4 mA.

Esistono varie opzioni per la segnalazione della regolazione della corrente, come l'uso di BJT, MOSFET o parti TrenchFET complementari.

Alla fine della raccolta dei dati, la tensione generata attraverso un resistore shunt viene amplificata usando un amplificatore operazionale, per sensori analogici. I segnali digitali possono essere catturati usando un circuito di comparazione opportunamente regolato progettato con una certa isteresi.

A seconda di eventuali fulmini o altri rischi ad alta tensione percepiti lungo i cavi di trasmissione, è possibile raccomandare amplificatori di isolamento anziché amplificatori operazionali convenzionali per amplificare la tensione di shunt. Ciò garantisce che i dispositivi di raccolta dati siano protetti da potenziali differenze che possono insinuarsi attraverso induzione, differenze di potenziale di massa o altre cause.

Ad esempio, l'amplificatore di isolamento completamente differenziale AMC1100 di TI è progettato specificamente per il rilevamento di shunt di corrente con isolamento HV.

Un ulteriore vantaggio derivante dall'uso di un approccio di segnalazione ad anello corrente è che le violazioni della sicurezza del sistema di sicurezza domestica implicite nella domanda, possono essere rilevate se un sensore è in cortocircuito o disconnesso.

— Anindo Ghosh
fonte

Grazie per questo. Mi dà molto da studiare. Ti dispiacerebbe chiarire qualcosa per me? Sto leggendo molto la frase "alimentatore del sensore". Questo mi porta a credere che il sensore stesso debba avere una propria alimentazione separata dall'Arduino. È questo il caso o ho frainteso (ovvero "l'alimentatore proveniente dall'Arduino può essere 'l'alimentatore'")?

— Joshua Nozzi,

@JoshuaNozzi Dipende da quale sensore stiamo parlando. Per qualcosa come un resistore dipendente dalla luce, non è necessaria alcuna alimentazione aggiuntiva. Per un microfono a elettrete, è necessaria una bassa tensione di polarizzazione, nessuna corrente significativa. Per un sensore ecografico ad ultrasuoni, sono necessari alcuni milliwatt a pochi volt. In alcuni casi, la fornitura di Arduino è sufficiente, in altri casi è necessaria ulteriore potenza. Molti sensori = fornitura totale necessaria supera ciò che può fornire il regolatore di Arduino.

— Anindo Ghosh,

Per ora sarei felice di farlo funzionare (non ancora consegnato): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - sembra essere lo stesso componente base di questo (nonostante il connettore): sparkfun.com/products/ 8630 - Una guida può essere trovata qui: bildr.org/2011/06/pir_arduino Questo probabilmente vale una domanda separata, ma sto cercando di capire come la tua risposta mi influenza con questo componente relativamente poco costoso in particolare. Spetta alla community se lo invio separatamente.

— Joshua Nozzi,

Un altro vantaggio per chiunque segua, non sono così preoccupato per il sabotaggio poiché questo non è tanto un sistema di sicurezza quanto un'estensione dei sensi. Non attiverà mai un allarme, solo una notifica, e tentare di accecarlo lo farebbe scattare, quindi non c'è modo di intrufolarsi su di esso per tagliare il filo in primo luogo se è posizionato e puntato correttamente (ma, di nuovo, non è per l'allarme , solo notifica). Questa è comunque la mia teoria, quindi l'aspetto del rilevamento di manomissioni non è un problema.

— Joshua Nozzi,

@JoshuaNozzi Ho lo stesso modulo sensore PIR, acquistato da eBay per $ 1,90. Usa 5 volt a circa 7 mA per alimentarlo e l'uscita è un segnale a 5 Volt. L'uscita può essere cablata fino a un MOSFET all'estremità del sensore per la segnalazione di loop di corrente: Gate basso = Rds alto, quindi circa 7 mA assorbiti. Gate high = Rds low, quindi limitalo a 20 mA o giù di lì e sei a posto. Merita una domanda separata per maggiori dettagli, suggerisco.

— Anindo Ghosh,