Combien de temps entre la broche numérique Arduino et l'IC?


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Mon projet actuel consiste à utiliser des registres à décalage 74HC595 pour contrôler un affichage à LED, mais l'affichage pourrait être à environ 5 mètres de la carte Arduino. Le plan consiste à utiliser des câbles DB9 / RS232 entre un boîtier avec l'Arduino et un boîtier avec l'écran. La longueur serait-elle trop longue pour que le signal numérique passe des broches de sortie numérique au registre à décalage sans dégradation?


Quel est le débit / la vitesse de transmission? L'avez-vous essayé et regardé les vagues sur une lunette?
endolith

Merci à tous pour vos réponses, en particulier Mark et justjeff. Je n'ai pas de véritable oscilloscope pour faire des mesures, alors j'achèterai du fil demain et je verrai ce qui se passe.

Réponses:


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Le 74HC595 est une technologie CMOS, il ne devrait donc y avoir presque rien en termes de courant pour le piloter, donc la chute infrarouge ne serait pas un problème.

Tant que vous maintenez la fréquence des signaux en dessous de 100 kHz, vous ne devriez pas avoir à vous soucier des effets de la ligne de transmission. En supposant que votre observateur prévu pour les LED soit l'œil humain, vous ne devriez pas avoir à vous soucier des vitesses élevées de toute façon. Par exemple, 8 chiffres sur 7 segments et une virgule décimale représentent chacun 64 éléments LED, et à seulement 9600 bps, vous pouvez mettre à jour l'affichage en un peu moins de 7 ms.

La seule chose dont je m'inquiéterais est de savoir si le niveau de sortie numérique élevé de l'Arduino s'enregistrera en tant qu'entrée élevée dans votre registre à décalage. Tant que le registre à décalage fonctionne à partir d'une alimentation 5V (et pas quelque chose d'étrange comme 6), vous devriez également y aller. (et si cela devait être un problème, il se manifesterait sur seulement 10 cm de fil, donc c'est facile à vérifier)

Réponse courte: très forte probabilité que vous puissiez passer de l'arduino au câble en 74HC595s sans problème.


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Mon sentiment est que vous devriez être bien à cette longueur. Votre meilleur pari pourrait être de l'essayer et de voir si cela fonctionne.

Si cela ne fonctionne pas, vous pouvez faire certaines choses pour aider: - utilisez des câbles blindés à paire torsadée ou des câbles torsadés ensemble. - Mettez un petit capuchon (0,01 uF ou environ) à la fin. Cela devrait aider à annuler une partie du bruit (l'utilisation d'un condensateur trop grand ne fonctionnera pas, donc plus gros n'est pas mieux dans ce cas). - Utilisez des résistances légèrement inférieures à celles que vous utiliseriez normalement pour vos déroulements. - Utilisez un câble basse impédance.

En tant que point de données, un Arduino peut exécuter un port série 9600 sur un câble non blindé pendant 50 '(peut-être plus?).


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Vous devriez quand même l'étendre pour vous assurer qu'il fonctionne correctement, mais voici le processus de réflexion / mathématiques dont vous devez tenir compte pour déterminer les effets de la ligne de transmission.

  • Temps de montée et de descente des bords, contrairement à ce que certains ont posté ici, la fréquence du signal n'a pas d'importance du tout pour déterminer quand vous devez prendre en compte les effets de la ligne de transmission. Il est généralement vrai que les signaux haute fréquence ont des temps de montée / descente plus rapides mais les signaux basse fréquence peuvent également avoir des temps de montée et de descente très rapides s'ils sont pilotés à basse fréquence par un émetteur-récepteur avec une vitesse de balayage élevée. Comme toujours, utilisez les temps de montée / descente les plus lents possibles pour rester dans les spécifications des pièces que vous utilisez, vous pouvez réduire les temps de montée et de descente avec un filtre RC à la source. En général, vous devez considérer les effets de ligne de transmission si la longueur du fil est supérieure à Tr / (2 * Td) avec Tr = au temps de montée du signal à la source et Td = au retard de propagation par unité de longueur du câble que vous utilisent. Vous devrez peut-être également terminer correctement les lignes de signal sur des câbles plus courts si la charge est hautement capacitive, c'est un peu difficile à calculer à l'avance car il existe de nombreux éléments avec des effets capacitifs dans un tel système. Si vous rencontrez ce problème, vous remarquerez une sonnerie (sous et au-dessus de la prise de vue sur les bords) dans le signal.

  • Courant dans le câble, celui-ci sera défini dans la fiche technique du CI récepteur comme courant d'entrée. Ceci, combiné à la résistance du câble, vous dira si la chute de tension est acceptable compte tenu des spécifications du circuit intégré récepteur. Ce n'est qu'une valeur actuelle moyenne. Le courant de crête réel peut dépendre du type de terminaison utilisé et doit être pris en compte pour décider si le circuit intégré de conduite peut gérer la charge ou si vous avez besoin d'un pilote de ligne. Le courant de crête ne devrait durer que le temps de propagation aller-retour du circuit.

Si vous devez prendre en compte les effets de la ligne de transmission, vous devez également connaître l'impédance caractéristique du câble et l'impédance de sortie du circuit intégré de commande.

Si vous avez besoin de gérer les effets de ligne de transmission, il existe quelques options pour le style de terminaison. Les deux seuls que je considérerais sont la terminaison de source et la terminaison d'extrémité polarisée en CA.

Dans la terminaison de source, vous devez placer une résistance aussi près que possible du circuit intégré de commande avec une valeur égale à l'impédance caractéristique du câble moins l'impédance de sortie du circuit intégré de pilotage, vous devrez peut-être régler un peu cette valeur pour atteindre la spécification comme L'impédance des connecteurs de câble aura également un impact sur le système et, comme toujours, placez les circuits intégrés de commande et de réception aussi près que possible des connecteurs pour réduire les réflexions. C'est probablement la méthode la plus simple et probablement la meilleure méthode dans ce cas. Le courant de crête sera (Vhigh - Vlow) / (2 * Z0) avec Z0 = à l'impédance caractéristique du câble.

Dans la terminaison polarisée AC, vous connectez à la ligne de signal aussi près que possible du circuit intégré de réception une résistance en série avec un condensateur avec le condensateur lié à la masse. La valeur de la résistance doit être l'impédance caractéristique du câble, la valeur du condensateur est déterminée par la fréquence du signal (les R et C forment un filtre passe-bas). Le courant de pointe du variateur est le même que pour la terminaison de la source. Le courant d'attaque moyen dépend du rapport cyclique du signal, s'il est très proche de 50%, il sera à peu près égal au courant d'entrée du CI récepteur, s'il est supérieur à 50%, le courant d'attaque moyen sera plus élevé . Comme le R et le C forment un filtre passe-bas, ce style de terminaison filtrera certains bruits de haute fréquence.

Ajoutez d'autres éléments à garder à l'esprit:

  • L'utilisation de paires torsadées pour des signaux asymétriques ne réduit pas du tout la capture de bruit. Il en résulte une impédance caractéristique plus cohérente pour la ligne de transmission. Cela peut améliorer la sortie si vous avez vraiment dû terminer correctement le signal, mais pas. Il ne fait rien pour réduire le bruit EM extérieur sur la ligne.

  • L'utilisation d'un câble blindé sur un système à une seule extrémité est au mieux incertaine. Vous pouvez souvent créer une situation où le bruit extérieur se couple capacitivement au blindage, ce qui entraîne un flux de courant sur le blindage qui se couple ensuite au fil de signal. Je ne prendrais pas la peine d'utiliser un câble blindé à moins que vous n'utilisiez une signalisation différentielle. De plus, l'utilité d'un blindage contre le bruit haute fréquence dépend de l'inductance à la terre, les chemins à faible inductance nécessitent généralement des connecteurs spéciaux.

Vous pouvez utiliser à peu près le même traitement de pensée sur n'importe quelle ligne, que ce soit un câble ou une trace PCB de 2 pouces.


J'ai pas mal de commentaires, mais un seul que j'ai le temps de taper en ce moment. Quand je dis la fréquence du signal, je fais référence aux composantes de fréquence de mon signal. Ceci est entièrement déterminé par le temps de montée / descente d'un signal numérique.
Kortuk

Je suppose un signal numérique pour l'ensemble de mon message et quand je dis la "fréquence" d'un signal numérique, je fais référence à la fréquence de commutation maximale du signal. Bien qu'il soit courant de discuter du contenu des signaux analogiques dans le domaine fréquentiel, il n'est généralement pas aussi utile de discuter des signaux numériques dans ce domaine.
Mark

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Vous aurez probablement besoin de tampons pour gérer cette longueur de câble - quelque chose comme le pilote de tampon / ligne 74HC244 devrait convenir.

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