El mejor enfoque para sensores de larga distancia

El proyecto

Entonces tengo una idea de proyecto. (gemido)

Quiero monitorear múltiples sensores de movimiento y / o ultrasonidos para construir una simple alerta de proximidad. Quiero "desplegar" sensores en puntos clave a lo largo del perímetro de mi casa (al aire libre). Más tarde, me gustaría enviar notificaciones de onda z al controlador de mi hogar y reproducir un tono de alerta suave para señales grandes, pero ... pasos pequeños ... 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 que el boceto lo conduzca (ya sea con uno o tantos sensores como un Uno 3 puede soportar después de los escudos), pero estoy perdido con respecto a la distancia. Tengo la opción de elegir entre varios Arduinos con sus propios sensores, cada uno de los cuales se comunica con la base de operaciones O un Arduino en el desván con múltiples sensores y un conjunto de cables con forma de hidra para cada uno, así como un solo consumo de energía cableado. Me gusta el último enfoque, ya que es menos derrochador en varias formas y es ciertamente más barato (especialmente teniendo en cuenta los escudos de radio).

La pregunta real

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

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

* Bien, eso es solo una referencia de Pink Floyd. Recién estoy comenzando con el Arduino como un nuevo pasatiempo ( soy ingeniero de software de oficio, sin experiencia ni experiencia en EE). Actualmente estoy enfrentando el problema de "no saber lo que necesito saber para hacer una buena pregunta". Por favor, perdona cualquier pereza percibida y siéntete libre de enseñarme. :-)

Actualizar

Investigaciones posteriores descubrieron 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, a mi experiencia en ingeniería de redes se le ocurre que si varios cat-5 se ejecutan en diferentes direcciones desperdician al menos 2 de 8 hilos, tal vez un cable de datos de teléfono de 2 pares también funcionaría bien, suponiendo que las puntas estén soldadas para hacerlos sólidos que conduce a la placa de pruebas. De nuevo, pensamientos?

arduino distance

— Joshua Nozzi
fuente

Z-Wave es una implementación de radio domótica de alrededor de 900MHz; para aquellos que no están familiarizados con eso.

— JYelton

@JYelton Gracias, debería haber vinculado eso. 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).

— Joshua Nozzi

Dependiendo de la flexibilidad que tenga al diseñar sus módulos de sensores, un enfoque de señalización / sensor común y antiguo utilizado tradicionalmente con cables largos en aplicaciones industriales es la señalización de 4-20 mA o 10-50 mA: el cable y el módulo del sensor forman un circuito de corriente , el módulo que regula la corriente a través de él, desde 4 mA (mínimo analógico o BAJO digital) a 20 mA (escala analógica completa o ALTO digital). Circuito abierto = 0 mA = alarma fuera de línea del sensor. Cortocircuito = límite de corriente = alarma de sensor en corto.

— Anindo Ghosh

El uso de una señalización de bucle de corriente proporcionará el beneficio adicional de identificar las brechas de seguridad que omiten un sensor determinado. ¿Quieres que haga de esto una respuesta?

— Anindo Ghosh

@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 buscar en Google. Un diagrama de circuito de cómo se podría lograr esto (Arduino o no) sería muy útil, ya que estoy comenzando a poder leerlos.

— Joshua Nozzi

Parafraseado de mis comentarios anteriores

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

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

Los módulos de sensores industriales a menudo están diseñados para ser alimentados por el mismo circuito de corriente, lo que elimina la necesidad de fuentes de alimentación locales. Esto es factible, por supuesto, solo si el módulo del sensor no requiere una corriente de accionamiento superior a 4 mA.

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

En el extremo de la recopilación de datos, el voltaje generado a través de una resistencia de derivación se amplifica utilizando un amplificador operacional para sensores analógicos. Las señales digitales pueden capturarse utilizando un circuito comparador adecuadamente ajustado diseñado con cierta histéresis.

Dependiendo de cualquier rayo u otro riesgo de alto voltaje percibido 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 potenciales que pueden colarse por inducción, diferencias de potencial de tierra u otras causas.

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

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

— Anindo Ghosh
fuente

Gracias por esto. Me da mucho que estudiar. ¿Te importaría aclararme algo? Estoy leyendo mucho la frase "fuente de alimentación del sensor". Esto me lleva a creer que el sensor en sí mismo debe tener su propio suministro separado del Arduino. ¿Es este el caso o no he entendido bien (es decir, "la fuente de alimentación proveniente del Arduino puede ser 'la fuente de alimentación'")?

— Joshua Nozzi

@JoshuaNozzi Eso depende de qué sensor estamos 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. Algunos casos, el suministro de Arduino es suficiente, otros casos, se necesita energía adicional. Muchos sensores = el suministro total necesario sobrepasa lo que el regulador del Arduino puede suministrar.

— Anindo Ghosh

Por ahora, me complacería que funcionara (aún no se entregó): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 : parece ser el mismo componente básico que este (no obstante el conector): sparkfun.com/products/ 8630 : puede encontrar un recorrido aquí: bildr.org/2011/06/pir_arduino Probablemente valga la pena hacer 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.

— Joshua Nozzi

Otro aparte para cualquiera que lo siga, no estoy tan preocupado por el sabotaje ya que este 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 activarán, por lo que no hay que acercarse sigilosamente para cortar el cable en primer lugar si está posicionada y apuntada correctamente (pero de nuevo, 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.

— Joshua Nozzi

@JoshuaNozzi Tengo exactamente el mismo módulo de sensor PIR, comprado en eBay por $ 1.90. Utiliza 5 voltios a aproximadamente 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: Puerta baja = Rds alta, por lo que se consume alrededor de 7 mA. Gate high = Rds low, así que limítelo a 20 mA más o menos y estará bien. Merece una pregunta por separado para más detalles, sugiero.

— Anindo Ghosh