현재 진행중인 프로젝트는 74HC595 시프트 레지스터를 사용하여 LED 디스플레이를 제어하는 것과 관련이 있지만 디스플레이는 Arduino 보드에서 최대 5 미터 정도 떨어져 있습니다. 계획은 Arduino가있는 상자와 디스플레이가있는 격납 장치 사이에 일부 DB9 / RS232 케이블을 사용하는 것입니다. 디지털 신호가 성능 저하없이 디지털 출력 핀에서 시프트 레지스터로 이동하기에 길이가 너무 길습니까?
답변:
74HC595는 CMOS 기술이므로 전류를 구동하는 데 거의 아무것도 걸리지 않으므로 IR 드롭은 문제가되지 않습니다.
신호 주파수를 100kHz 이하로 유지하는 한 전송 라인 효과에 대해 걱정할 필요가 없습니다. LED가 사람의 눈이되도록 의도 된 관찰자를 가정하면 어쨌든 고속에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 예를 들어, 7 개의 세그먼트에서 8 자리 숫자와 각각의 소수점은 64 개의 LED 요소이며 9600bps에서 7msec 미만으로 디스플레이를 업데이트 할 수 있습니다.
내가 걱정할 유일한 것은 Arduino의 디지털 고출력 레벨이 시프트 레지스터에서 고 입력으로 등록되는지 여부입니다. 시프트 레지스터가 5V 전원 (6과 같은 것이 아닌)에서 실행되는 한, 여기에서도 괜찮을 것이다. ( 이것이 문제가 될 경우, 10cm 정도의 와이어로 표시되므로 쉽게 확인할 수 있습니다)
짧은 대답 : arduino에서 케이블로 74HC595s로 이동할 수있는 확률은 매우 높습니다.
내 기분은이 길이로 괜찮을 것입니다. 가장 좋은 방법은 시도해보고 작동하는지 확인하는 것입니다.
작동하지 않으면 도움이되는 몇 가지 방법이 있습니다.-쉴드, 트위스트 페어 케이블 또는 트위스트 케이블을 함께 사용하십시오. -끝에 작은 캡 (0.01 uF 이상)을 놓습니다. 이는 일부 노이즈를 취소하는 데 도움이됩니다 (너무 큰 커패시터를 사용하면 작동하지 않으므로이 경우 더 큰 것이 더 좋지 않습니다). -풀다운에 일반적으로 사용하는 것보다 약간 낮은 값의 저항을 사용하십시오. -낮은 임피던스 케이블을 사용하십시오.
데이터 포인트로서 Arduino는 비 차폐 케이블을 통해 9600 직렬을 50 '(아마도 더 많을 수도 있음) 실행할 수 있습니다.
어쨌든 올바르게 작동하도록 범위를 정해야하지만 전송 회선 효과를 결정하기 위해 고려해야 할 사고 과정 / 수학이 있습니다.
에지 상승 및 하강 시간, 일부 게시 된 내용과 달리 전송 라인 효과를 고려해야하는 시점을 결정할 때 신호 주파수는 전혀 중요하지 않습니다. 고주파 신호는 더 빠른 상승 / 하강 시간을 갖지만 저주파 신호는 높은 슬 루율을 갖는 트랜시버에 의해 저주파로 구동되는 경우에도 매우 빠른 상승 및 하강 시간을 가질 수 있습니다. 사용중인 부품에 대해 사양 내에서 가능한 가장 느린 상승 / 하강 시간을 항상 사용하므로 소스의 RC 필터를 사용하여 상승 및 하강 시간을 줄일 수 있습니다. 일반적으로 와이어의 길이가 Tr = (소스의 신호 상승 시간, Td = 케이블의 단위 길이 당 전파 지연)와 함께 Tr / (2 * Td)보다 큰 경우 전송 라인 효과를 고려해야합니다. 사용하고 있습니다. 부하가 고용량 일 경우 짧은 케이블에서 신호선을 올바르게 종료해야 할 수도 있습니다. 이러한 시스템에는 용량 효과가있는 항목이 많기 때문에 선불 계산이 어렵습니다. 이 문제가 발생하면 신호에서 울림 (가장자리에서 튀어 오름)이 나타납니다.
케이블의 전류는 수신 IC의 사양서에 입력 전류로 정의됩니다. 이것은 케이블의 저항과 결합하여 수신 IC의 사양에 따라 전압 강하가 허용되는지 여부를 알려줍니다. 이것은 평균 현재 값입니다. 실제 피크 전류는 사용 된 터미네이션 유형에 따라 달라질 수 있으며 구동 IC가 부하를 처리 할 수 있는지 또는 라인 드라이버가 필요한지를 결정할 때 고려해야합니다. 피크 전류는 회로의 왕복 전파 지연만큼 지속되어야합니다.
전송 라인 효과를 고려해야 할 경우 케이블의 특성 임피던스와 구동 IC의 출력 임피던스도 알아야합니다.
전송 라인 효과를 처리해야하는 경우 터미네이션 스타일에 대한 몇 가지 옵션이 있습니다. 내가 고려해야 할 유일한 두 가지는 소스 터미네이션과 AC 바이어스 엔드 터미네이션입니다.
소스 터미네이션에서 케이블의 특성 임피던스에서 드라이빙 IC의 출력 임피던스를 뺀 값을 사용하여 가능한 한 저항을 드라이빙 IC에 가깝게 배치해야합니다. 케이블 커넥터의 임피던스는 또한 시스템에 영향을 미치며 반사를 줄이기 위해 항상 구동 및 수신 IC를 가능한 한 커넥터에 가깝게 배치하십시오. 이 방법은 아마도 가장 쉬운 방법 일 것입니다. 피크 전류는 (Vhigh-Vlow) / (2 * Z0)이며 Z0 =는 케이블의 특성 임피던스에 해당합니다.
AC 바이어스 엔드 종단에서는 커패시터가 접지에 연결된 커패시터와 직렬로 연결된 저항을 수신 IC에 최대한 가깝게 신호 라인에 연결합니다. 저항의 값은 케이블의 특성 임피던스이어야하며 커패시터의 값은 신호의 주파수에 의해 결정됩니다 (R 및 C는 저역 통과 필터를 형성 함). 피크 드라이브 전류는 소스 터미네이션과 동일합니다. 평균 드라이브 전류는 신호의 듀티 사이클에 따라 달라지며, 50 %에 매우 가까운 경우 수신 IC의 입력 전류와 거의 동일합니다. 50 %를 초과하면 평균 드라이브 전류가 더 높습니다 . R과 C가 저역 통과 필터를 형성함에 따라이 종단 스타일은 일부 고주파 노이즈를 필터링합니다.
명심해야 할 다른 것들 :
단일 종단 신호에 트위스트 페어를 사용한다고해서 노이즈 픽업이 전혀 줄어드는 것은 아닙니다. 이는 전송 라인에 대해보다 일관된 특성 임피던스를 초래합니다. 실제로 신호를 올바르게 종료했지만 그렇지 않은 경우 출력이 더 좋아 보일 수 있습니다. 라인의 외부 EM 노이즈를 줄이려면 아무 것도하지 않습니다.
단일 종단 시스템에서 차폐 케이블을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 외부 노이즈가 용량 성으로 쉴드에 결합되어 쉴드에 전류가 흘러 신호선에 커플 링되는 상황을 만들 수 있습니다. 차동 신호를 사용하지 않으면 차폐 케이블을 사용하지 않아도됩니다. 또한 고주파 노이즈에 대한 쉴드의 유용성은 접지에 대한 인덕턴스에 따라 달라지며, 낮은 인덕턴스 경로에는 일반적으로 특수 커넥터가 필요합니다.
케이블이나 2 인치 PCB 트레이스 등 모든 라인에서 동일한 사고 처리를 사용할 수 있습니다.