긴 케이블을 통해 5V 신호 전송

이에 대한 확실한 답변이 필요하므로 여기에서 도움을 요청하고 있습니다. 5v digital pulse제어 보드에서 멀리 떨어진 (근접) 센서에서 마이크로 컨트롤러 로 입력 신호 (저주파 )를 가져와야합니다.

중요한 점을 항목별로 정리하겠습니다.

• 최대 Tx 거리 : 50 m
• 최대 디지털 펄스 주파수 : 10 Hz
• 센서의 전압 범위 : 5 ~ 30 v (제공된 것과 동일한 전압을 출력 함)
• 마이크로 컨트롤러에 대한 최대 입력 : 5 v

간단하고 유사한 응용 프로그램의 경우 이전에 수행 한 작업입니다. 센서에는 12V가 제공됩니다. 다른 쪽 끝에는 펄스 (현재 0-12V)가 7805 레귤레이터를 통해 마이크로 컨트롤러에 공급됩니다. 그것은 잘 작동했지만 누군가 나에게 방법이 좋지 않고 신뢰할 수있는 응용 프로그램에 적합하지 않다고 말했습니다. 나도 그것이 추악하다고 생각하지만 하드웨어, 주변 회로 등을 구축하는 데 많은 어려움을 겪을 것으로 기대하지 않습니다 ... 누군가 더 나은 솔루션을 제안 할 수 있습니까 (또는 내 의견 : D).

회로를 전혀 만들 필요가 없으면 많이 선호 합니다. 가능하지 않다면 최소한 매우 간단한 것! (하드웨어 복잡성 측면에서 간단합니다. PCB가 필요없는 회로, 여기저기서 두 개의 전선 만 있습니다. 이것이 7805 솔루션을 좋아하는 이유입니다). 그러나 (안타깝게도) 안정성을 위해 가장 높은 우선 순위를 부여해야합니다.

권장되는 접근 방식은 옵토 커플러와 비교기 (예 : LM339 ) 또는 페어차일드 세미 FODM8071 로직 게이트 출력 옵토 커플러 와 같은 통합 부품을 사용하는 것 입니다.

옵토 커플러가 권장되는 이유 :

50 미터 케이블에는 접지 전위차가있을 수 있으며 긴 케이블을 통해 EMI가 발생할 수도 있습니다. 옵토 커플러는 접지 루프 / 잠재적 불일치 문제를 제거 할뿐만 아니라 센서의 공급 전압을 마이크로 컨트롤러의 전압과 정확하게 일치시킬 필요가 없습니다.

옵토를 사용하면 센서 회로에 더 높은 전압을 사용하여 EMI 노이즈 감도를 줄일 수 있습니다.

위에서 제안한 특정 페어차일드 부품의 또 다른 이점은 높은 노이즈 내성입니다. 이로 인해 거리가 멀어지면보다 안정적인 신호 획득이 이루어집니다.

FODM8071은 5 핀 리드 SMT 부품이므로 기본적으로 추가 회로를 구축 할 필요가 없습니다. 부품과 소수의 지원 개별 부품을 데드 버그 스타일로 연결 하거나 원하는 경우 프로토 타입에 조립할 수 있습니다 보드 PCB.

50m 이상에서 10Hz를 전송하는 것은 어려운 문제가 아니므로 여러 가지 방법이 있습니다. 이전과 거의 동일한 솔루션을 위해 간단한 제너 회로를 제안합니다.

이전과 마찬가지로 센서에 5V 이상의 전압을 공급하면됩니다. 6-12V라고 말하면이 제한 회로는 다운 스트림 회로와 호환되는 수준으로 전압을 줄입니다. 센서 회로의 최대 (또는 원하는) 출력 전류와 선택한 센서 전압에 따라 R1 값을 조정해야합니다. 선택한 제너에 따라 비용은 7805 솔루션에 매우 가깝습니다.

다른 답변에서 제안 된 옵토 커플러와 마찬가지로 제너 다이오드가 이러한 과도를 접지로 분류 할 수 있으므로 케이블에 유도 된 고전압 과도에 대한 보호 기능을 제공합니다. 옵토 커플러 회로는 송신 시스템과 수신 시스템 사이의 접지 루프를 차단할 수 있지만 7805 솔루션이 작동하면 제너도 잘 작동합니다.

편집하다

조금 더 많은 작업을하고자한다면이 회로를 좀 더 정교하게 만들어서 개선 할 수 있습니다.

추가 된 쇼트 키 다이오드는 다운 스트림 회로를 음의 과도 전류로부터 보호합니다. 제너는이 작업을 수행했지만 과도 전류는 -0.7V 정도로만 제한했습니다. 쇼트 키는 -0.3 또는 -0.2V로 제한하며, 이는 일반적인 로직 게이트 인 경우 다운 스트림 장치에 훨씬 안전합니다.

추가 된 4.7 uF 커패시터는 입력이 낮을 때 노이즈를 줄이는 데 도움이됩니다.

마지막으로 제너 전압을 아래로 조정하여 출력이 5V 로직 게이트에 대해 안전하고 제너 전압의 일부 드리프트를 허용하고 R1을 증가시켜 입력을 구동하는 데 필요한 전류를 줄였습니다.

이러한 모든 사항은 센서 및 다운 스트림 회로의 세부 사항에 맞게 조정될 수 있습니다.

편집하다

내가보기 전에 밤새 생각해야 할 핵심 사항은 다음과 같습니다.

50m 케이블에 신호 와이어와 접지 (또는 리턴) 와이어가 있다고 가정하면 옵토 커플러는 공통 모드 천이 (즉, 신호와 접지 와이어가 함께 수신 회로의 접지에 대한 전압을 변경하는 경우)로부터 보호합니다. 제너 회로는 차동 으로부터 보호 는 신호선 전압이 접지선에 비해 변하는 과도 전류 .

근처의 낙뢰로 인해 접지와 신호선이 모두 100V로 밀리 초 동안 점프하는 경우 수신기가 손상되지 않도록 옵토 커플러 회로가 필요합니다.

그러나 근처의 모터를 켜면 신호선이 접지선 위로 30V로 점프하는 경우 옵토 커플러가 과부하되지 않도록 제너 회로가 필요합니다.

물론 케이블 유형과 환경에 따라 이러한 시나리오 중 더 가능성이 높은 시나리오가 결정됩니다. 범용 제어 와이어를 사용하는 경우 두 시나리오 모두 현실적입니다. 동축 케이블을 사용하는 경우 공통 모드 과도 현상이 발생할 가능성이 높지만 케이블이 수신기에 연결되어 있지 않을 때의 취급으로 인한 ESD 손상 가능성과 케이블이 처음 충전 된 경우의 영향도 고려해야합니다 수신기에 연결했을 때