Najlepsze podejście do czujników dalekiego zasięgu

Projekt

Mam pomysł na projekt. (jęk)

Chcę monitorować wiele czujników ruchu i / lub czujników ultradźwiękowych, aby zbudować prosty alert zbliżeniowy. Chcę „rozmieścić” czujniki w kluczowych punktach na obwodzie mojego domu (na zewnątrz). Później chciałbym wysyłać powiadomienia w kształcie litery Z do mojego domowego kontrolera i odtwarzać łagodny sygnał ostrzegawczy dla dużych sygnałów, ale ... kroki dziecka ... Na razie zadowolę się prostym wyjściem (świeci dioda LED ) tylko po to, żeby wszystko działało.

Problem

Zdaję sobie sprawę z komponentów, których potrzebuję i mam pomysł na szkic, aby go poprowadzić (z jednym lub wieloma czujnikami, które Uno 3 może obsłużyć po osłonach), ale brakuje mi odległości. Mam wybór między wieloma Arduino z własnymi czujnikami, z których każdy komunikuje się z powrotem do bazy domowej LUB jeden Arduino na poddaszu z wieloma czujnikami i zestawem kabli podobnych do hydry, a także z POJEDYNCZYM przewodem poboru mocy. Podoba mi się to drugie podejście, ponieważ jest mniej marnotrawne na wiele sposobów i jest z pewnością tańsze (szczególnie biorąc pod uwagę osłony radiowe).

Rzeczywiste pytanie

Chcę uzyskać porady, jak podejść (jeśli jest to wykonalne) połączenie komponentów czujnika na Arduino na duże odległości. Konkretnie:

Czy niektóre z dodatkowych Cat-5, które mam, mogą być do tego dobrane?
Jeśli nie, to dlaczego (próbuję się nauczyć - proszę tylko o dobre czytanie)?
Czy istnieje alternatywa, której nie rozważałem?
Czy próbuję uciec, zanim będę mógł chodzić?
Matko, czy rozerwą twojego małego chłopca na strzępy? *

* OK, więc to tylko odniesienie do Pink Floyd. Zaczynam od Arduino jako nowego hobby (z zawodu jestem inżynierem oprogramowania , nie mam doświadczenia w EE). Obecnie mam problem z tym, że „nie wiem, co muszę wiedzieć, aby zadać dobre pytanie”. Proszę wybaczyć wszelkie odczuwalne lenistwo i zapraszam do szkoły. :-)

Aktualizacja

Dalsze badania ujawniły ten wątek, gdy ktoś zasugerował, że jest to wykonalne, ale OP powiedział, że jeden czujnik nie zareaguje. Respondent powiedział, że producent jednego czujnika zasugerował filtr dolnoprzepustowy po stronie czujnika połączenia, tak blisko, jak to możliwe. Myśli?

Do mojego zaplecza inżynieryjnego sieci przychodzi również myśl, że jeśli wiele cat-5 działa w różnych kierunkach marnuje co najmniej 2 z 8 żył, być może 2-parowy kabel do transmisji danych telefonu również będzie działał dobrze, zakładając, że końcówki są przylutowane, aby były solidne prowadzący do deski do krojenia Znowu myśli?

arduino distance

— Joshua Nozzi
źródło

Z-Wave jest implementacją radia automatyki domowej w zakresie około 900 MHz; dla nieznajomych.

— JYelton

@JYelton Dzięki - powinienem to powiązać. Warstwa powiadomień nie jest jednak ważna na tym etapie, tylko żywotność mojego „czujnika na końcu pomysłu uruchomienia CAT-5” (lub przewodowych alternatyw).

— Joshua Nozzi

W zależności od elastyczności, jaką masz przy projektowaniu modułów czujników, powszechne i starożytne podejście do sygnalizacji / czujnika tradycyjnie stosowane z długimi kablami w zastosowaniach przemysłowych to sygnalizacja 4-20 mA lub 10-50 mA - kabel i moduł czujnika tworzą pętlę prądową , moduł regulujący przepływający prąd, od 4 mA (analogowe minimum lub cyfrowy LOW) do 20 mA (analogowy pełny zakres lub cyfrowy WYSOKI). Otwarty obwód = 0 mA = czujnik offline alarm. Zwarcie = ograniczenie prądu = alarm zwarcia czujnika.

— Anindo Ghosh

Zastosowanie sygnalizacji w pętli prądowej zapewni zatem dodatkową korzyść w wykrywaniu naruszeń bezpieczeństwa, które omijają dany czujnik. Czy chciałbyś, abym uczynił z tego odpowiedź?

— Anindo Ghosh

@AnindoGhosh Bardzo pouczające. Tak, od innego użytkownika StackExchange z innej społeczności brzmi to jak odpowiedź oczekująca na opublikowanie. :-) Dzięki. W międzyczasie mam trochę google. Schemat ideowy, jak można to osiągnąć (Arduino lub nie), przeszedłby długą drogę, ponieważ dopiero zaczynam być w stanie je odczytać.

— Joshua Nozzi

Parafrazując z moich komentarzy powyżej

W zależności od elastyczności w projektowaniu dostępnych modułów czujników, podejście wspólny / sygnałów czujnika tradycyjnie stosowane w długich przewodach w zastosowaniach przemysłowych jest 4-20 mA ( lub 10-50 mA już rzuty EMI intensywne środowiska ) pętli prądowej sygnalizacji standardu .

Moduł kabla i czujnika tworzy pętlę prądową, moduł regulujący prąd przez nią
Prąd 4 mA wskazuje analogowe minimum lub cyfrowe LOW
20 mA oznacza analogową pełną skalę lub cyfrową WYSOKĄ
Otwarty obwód = 0 mA = czujnik offline alarm
Zwarcie = ograniczenie prądu = alarm zwarcia czujnika

Przemysłowe moduły czujników są często zaprojektowane do zasilania tą samą pętlą prądową, eliminując w ten sposób potrzebę lokalnych zasilaczy. Jest to oczywiście możliwe tylko wtedy, gdy moduł czujnika nie wymaga prądu sterującego większego niż 4 mA.

Istnieją różne opcje regulacji prądu sygnalizacyjnego, takie jak użycie BJT, MOSFET lub uzupełniających części TrenchFET.

Na końcu gromadzenia danych napięcie generowane przez rezystor bocznikowy jest wzmacniane za pomocą wzmacniacza operacyjnego dla czujników analogowych. Sygnały cyfrowe można rejestrować za pomocą odpowiednio przyciętego obwodu komparatora zaprojektowanego z pewną histerezą.

W zależności od ryzyka wyładowań atmosferycznych lub innych zagrożeń związanych z wysokim napięciem obserwowanych wzdłuż kabli transmisyjnych, zamiast konwencjonalnych wzmacniaczy operacyjnych można zalecić wzmacniacze izolacyjne do wzmocnienia napięcia bocznikowego. Zapewnia to ochronę urządzeń do gromadzenia danych przed różnicami potencjałów, które mogą się wkraść poprzez indukcję, różnice potencjałów uziemienia lub inne przyczyny.

Na przykład, w pełni różnicowy wzmacniacz izolacyjny AMC1100 firmy TI został zaprojektowany specjalnie do wykrywania boczników prądowych z izolacją WN.

Dodatkową zaletą stosowania metody sygnalizacji pętli prądowej jest to, że naruszenia bezpieczeństwa systemu bezpieczeństwa w domu, sugerowane w pytaniu, można wykryć, jeśli którykolwiek czujnik zostanie zwarty lub odłączony.

— Anindo Ghosh
źródło

Dzięki za to. Daje mi dużo do nauki. Czy mógłbyś coś dla mnie wyjaśnić? Często czytam zwrot „zasilacz czujnika”. To prowadzi mnie do przekonania, że sam czujnik musi mieć własne źródło zasilania niezależne od Arduino. Czy tak jest, czy też źle zrozumiałem (np. „Zasilacz Arduino może być„ zasilaczem ”)?

— Joshua Nozzi

@JoshuaNozzi To zależy od tego, o jakim sensie mówimy. W przypadku czegoś takiego jak rezystor zależny od światła nie jest wymagane dodatkowe zasilanie. W przypadku mikrofonu elektretowego potrzebne jest niskie napięcie polaryzacji, bez znaczącego prądu. W przypadku ultradźwiękowego czujnika echa potrzeba kilku miliwatów przy kilku woltach. W niektórych przypadkach wystarczy zasilanie Arduino, w innych przypadkach potrzebna jest dodatkowa moc. Wiele czujników = całkowita potrzebna podaż przewyższa to, co może dostarczyć regulator Arduino.

— Anindo Ghosh,

Na razie chętnie skorzystam z tej funkcji (jeszcze nie dostarczonej): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - wydaje się być takim samym podstawowym składnikiem jak ten (niezależnie od złącza): sparkfun.com/products/ 8630 - przewodnik można znaleźć tutaj: bildr.org/2011/06/pir_arduino To prawdopodobnie jest warte osobnego pytania, ale staram się ustalić, w jaki sposób twoja odpowiedź wpływa na mnie, szczególnie w przypadku tego stosunkowo niedrogiego elementu. Do społeczności, czy opublikuję ją osobno.

— Joshua Nozzi

Poza tym, że każdy, kto go śledzi, nie przejmuje się tak bardzo sabotażem, ponieważ nie jest to system bezpieczeństwa, lecz przedłużenie zmysłów. Nigdy nie uruchomi alarmu, tylko powiadomienie, a próby jego oślepienia uruchomiłyby go, więc nie ma skradania się, aby przeciąć drut w pierwszej kolejności, jeśli jest odpowiednio ustawiony i celowany (ale znowu, to nie jest alarm , tylko powiadomienie). To i tak moja teoria, więc aspekt wykrywania sabotażu nie stanowi problemu.

— Joshua Nozzi

@JoshuaNozzi Mam dokładnie ten sam moduł czujnika PIR, odkupiłem eBay za 1,90 $. Do zasilania używa 5 woltów przy około 7 mA, a wyjściowy sygnał to 5 woltów. Wyjście można podłączyć do MOSFET-a po stronie czujnika w celu sygnalizacji w pętli prądowej: Gate low = Rds high, więc pobrano około 7 mA. Gate high = Rds low, więc ogranicz go do około 20 mA lub więcej i jesteś dobry. Sugeruję, że zasługuje na osobne pytanie, aby uzyskać więcej szczegółów.

— Anindo Ghosh,