Meilleure approche pour les capteurs longue distance

Le projet

J'ai donc une idée de projet. (gémissement)

Je souhaite surveiller plusieurs capteurs de mouvement et / ou ultrasons pour créer une alerte de proximité simple. Je souhaite «déployer» des capteurs à des points clés le long du périmètre de ma maison (à l'extérieur). Plus tard, j'aimerais envoyer des notifications z-wave à mon contrôleur domestique et jouer une tonalité d'alerte douce pour les signaux volumineux mais ... bébé pas ... Pour l'instant je me contenterai d'une sortie simple (une LED allumée fera l'affaire ) juste pour que les choses fonctionnent.

Le problème

Je connais les composants dont j'ai besoin et j'ai une idée de l'esquisse pour le piloter (soit avec un ou autant de capteurs qu'un Uno 3 peut prendre en charge après les boucliers), mais je suis à une perte de distance. J'ai le choix entre plusieurs Arduinos avec leurs propres capteurs, chacun communiquant vers la base d'origine OU un Arduino dans le loft avec plusieurs capteurs et un ensemble de câbles de type hydra à chacun, ainsi qu'une seule alimentation électrique câblée. J'aime cette dernière approche car elle est moins gaspilleuse à plusieurs égards et est certainement moins chère (en particulier compte tenu des boucliers radio).

La vraie question

Ce que je veux, ce sont des recommandations sur la façon d'aborder (si c'est possible) la connexion longue distance des composants du capteur à l'Arduino. Plus précisément:

Est-ce qu'une partie du Cat-5 supplémentaire que je possède pourrait être un bon match pour cela?
Sinon, pourquoi (j'essaie d'apprendre - une référence à une bonne lecture est tout ce que je demande)?
Y a-t-il une alternative que je n'avais pas envisagée?
Suis-je en train de courir avant de pouvoir marcher?
Mère vont-ils déchirer votre petit garçon? *

* D'accord, c'est juste une référence à Pink Floyd. Je commence tout juste à utiliser l'Arduino comme nouveau passe-temps ( je suis ingénieur logiciel de métier, sans expérience ni expérience en EE). Je suis actuellement confronté au problème de «ne pas savoir ce que je dois savoir pour poser une bonne question». Veuillez pardonner toute paresse perçue et n'hésitez pas à me scolariser. :-)

Mise à jour

Des recherches plus approfondies ont révélé ce sujet où quelqu'un a suggéré que cela était possible, mais l'OP a déclaré qu'un capteur ne répondrait pas. Un répondant a déclaré qu'un fabricant de capteurs avait suggéré un filtre passe-bas du côté capteur de la connexion, aussi près que possible. Pensées?

En outre, mon expérience en ingénierie réseau me fait penser que si plusieurs cat-5 s'exécutent dans des directions différentes, cela gaspille au moins 2 des 8 brins, peut-être qu'un câble de données téléphoniques à 2 paires fonctionnerait également très bien, en supposant que les pointes sont soudées pour les rendre solides menant à la planche à pain. Encore une fois, des pensées?

arduino distance

— Joshua Nozzi
source

Z-Wave est une implémentation radio domotique autour de 900 MHz; pour ceux qui ne le connaissent pas.

— JYelton

@JYelton Merci - j'aurais dû relier ça. La couche de notification n'est pas importante à ce stade, cependant, seule la viabilité de mon idée de "capteur à la fin d'une course CAT-5" (ou d'alternatives câblées).

— Joshua Nozzi

Selon la flexibilité dont vous disposez dans la conception de vos modules de capteur, une approche de signalisation / capteur commune et ancienne traditionnellement utilisée avec les câbles longs dans les applications industrielles est la signalisation 4-20 mA ou 10-50 mA - le module câble et capteur constitue une boucle de courant , le module régulant le courant qui le traverse, de 4 mA (analogique minimum ou numérique BAS) à 20 mA (analogique pleine échelle ou numérique HAUT). Circuit ouvert = 0 mA = alarme hors ligne du capteur. Court-circuit = limite de courant = alarme de court-circuit du capteur.

— Anindo Ghosh

L'utilisation d'une signalisation en boucle de courant fournira ainsi l'avantage supplémentaire d'identifier les failles de sécurité qui contournent un capteur donné. Souhaitez-vous que j'en fasse une réponse?

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh Très informatif. Oui, d'un autre utilisateur StackExchange dans une autre communauté, cela ressemble à une réponse en attente de publication. :-) Merci. En attendant, j'ai des recherches à faire sur Google. Un schéma de circuit de la façon dont cela pourrait être accompli (Arduino ou non) irait un long chemin car je commence à peine à les lire.

— Joshua Nozzi

Paraphrasé de mes commentaires ci-dessus

En fonction de la flexibilité disponible dans la conception des modules de capteur, une approche de signalisation / capteur couramment utilisée traditionnellement avec les câbles longs dans les applications industrielles est la norme de signalisation de boucle de courant 4-20 mA ( ou 10-50 mA pour les lancers plus longs ou les environnements à forte intensité électromagnétique ) . .

Le câble et le module capteur constituent une boucle de courant, le module régulant le courant à travers celui-ci
Un courant de 4 mA indique un minimum analogique ou numérique BAS
20 mA indique la pleine échelle analogique ou numérique ÉLEVÉE
Circuit ouvert = 0 mA = alarme hors ligne du capteur
Court-circuit = limite de courant = alarme de court-circuit du capteur

Les modules de capteurs industriels sont souvent conçus pour être alimentés par la même boucle de courant, éliminant ainsi le besoin d'alimentations locales. Ceci n'est possible, bien sûr, que si le module de capteur ne nécessite pas un courant d'entraînement supérieur à 4 mA.

Diverses options existent pour signaler la régulation du courant, telles que l'utilisation de BJT, de MOSFET ou de pièces TrenchFET complémentaires.

À la fin de la collecte de données, la tension générée à travers une résistance de shunt est amplifiée à l'aide d'un amplificateur opérationnel, pour les capteurs analogiques. Les signaux numériques peuvent être capturés en utilisant un circuit de comparaison ajusté convenablement conçu avec une certaine hystérésis.

En fonction de la foudre ou d'autres risques de haute tension perçus le long des câbles de transmission, des amplificateurs d'isolement peuvent être recommandés au lieu des amplificateurs opérationnels conventionnels pour amplifier la tension de shunt. Cela garantit que les dispositifs de collecte de données sont protégés contre les différences de potentiel qui peuvent s'introduire par induction, les différences de potentiel de terre ou d'autres causes.

Par exemple, l'amplificateur d'isolement entièrement différentiel AMC1100 de TI est spécialement conçu pour la détection de shunt de courant avec isolation HT.

Un avantage supplémentaire de l'utilisation d'une approche de signalisation de boucle de courant est que les failles de sécurité du système de sécurité domestique impliquées dans la question peuvent être détectées si un capteur est soit court-circuité, soit déconnecté.

— Anindo Ghosh
source

Merci pour cela. Cela me donne beaucoup à étudier. Pourriez-vous clarifier quelque chose pour moi? Je lis beaucoup l'expression "l'alimentation du capteur". Cela m'amène à croire que le capteur lui-même doit avoir sa propre alimentation séparée de l'Arduino. Est-ce le cas ou ai-je mal compris (c'est-à-dire que "l'alimentation provenant de l'Arduino peut être" l'alimentation "")?

— Joshua Nozzi

@JoshuaNozzi Cela dépend de quel capteur nous parlons. Pour quelque chose comme une résistance dépendante de la lumière, aucune alimentation supplémentaire n'est nécessaire. Pour un microphone à électret, une faible tension de polarisation est nécessaire, pas de courant significatif. Pour un écho-capteur ultrasonique, quelques milliwatts à quelques volts sont nécessaires. Dans certains cas, l'alimentation Arduino est suffisante, dans d'autres cas, une alimentation supplémentaire est nécessaire. De nombreux capteurs = l'approvisionnement total nécessaire dépasse les capacités du régulateur Arduino.

— Anindo Ghosh

Pour l'instant, je serais heureux de faire fonctionner cela (pas encore livré): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - semble être le même composant de base que celui-ci (malgré le connecteur): sparkfun.com/products/ 8630 - une présentation peut être trouvée ici: bildr.org/2011/06/pir_arduino Cela vaut probablement une question séparée, mais j'essaie de comprendre comment votre réponse m'affecte avec ce composant relativement peu coûteux en particulier. À la communauté si je le poste séparément.

— Joshua Nozzi

Un autre côté pour quiconque suit, je ne suis pas tellement préoccupé par le sabotage car ce n'est pas tant un système de sécurité qu'une extension des sens. Il ne déclenchera jamais une alarme, seulement une notification, et les tentatives de l'aveugler le déclencheraient, donc il n'y a pas à se faufiler dessus pour couper le fil en premier lieu s'il est positionné et dirigé correctement (mais encore une fois, ce n'est pas pour l'alarme , juste une notification). C'est ma théorie de toute façon, donc l'aspect détection de sabotage n'est pas un problème.

— Joshua Nozzi

@JoshuaNozzi J'ai exactement le même module de capteur PIR, acheté sur eBay pour 1,90 $. Il utilise 5 volts à environ 7 mA pour l'alimenter, et la sortie est un signal de 5 volts. La sortie peut être câblée à un MOSFET à l'extrémité du capteur pour la signalisation de la boucle de courant: Gate low = Rds high, donc environ 7 mA tirés. Gate high = Rds low, alors limitez-le à 20 mA environ et vous êtes bon. Mérite une question distincte pour plus de détails, je suggère.

— Anindo Ghosh