¿Habrá algún efecto en una señal en un cable largo?

Voy a necesitar una gran longitud de cable desde la entrada analógica de mi microcontrolador a un LDR o sensor similar. Es probable que la longitud del cable sea de unos 100 m, ¿tendrá algún efecto en la lectura del ADC? ¿Hay alguna forma de reducir los efectos?

Sí, normalmente usted no poner un sensor de 100 metros de la ADC.

¿Por qué? Debido a que esa longitud de cable experimentará una caída de voltaje debido a la resistencia del cable de cobre, haciendo una estimación rápida para demostrar, usando 24 AWG ( tabla de calibre de cable ) la resistencia sería de aproximadamente 8 ohmios.

Usando la Ley de Ohm y digamos 10 mA de corriente (supongo, nivel de señal pequeño) que equivaldría a una caída de aproximadamente 0.1 voltios.

V = I * R
voltage drop = 10mA times 8 ohms
V = 0.010 * 8 = 0.08
or approximately 0.1 V. 

Si se trata de una señal de 5V, es del 2%, suficiente para perder precisión.

Normalmente, para que una señal se transmita de manera confiable a una distancia más larga y resista la interferencia, además de manejar la resistencia del cable, puede hacer algunas cosas.

El primero es aumentar el voltaje, por ejemplo, usar una señal de 24 voltios en lugar de 5V (o 3.3V) o cualquiera que sea el límite de su entrada de ADC. Esto puede ser útil, y es lo que hace el protocolo serie RS-232 (EIA-232) para mejorar la confiabilidad de la comunicación a distancia.

El segundo es usar un bucle de corriente , donde la información se codifica como diferencias de corriente, de modo que el valor de LDR se codifica cerca del sensor, y el bucle de corriente abarca la distancia de 100 metros. Esto requeriría un transceptor de bucle de corriente en cualquier extremo de la distancia, y al menos un extremo del bucle debería tener una fuente de alimentación robusta para proporcionar la energía necesaria para el bucle.

Una tercera forma sería usar una señal diferencial , donde dos cables ( líneas de transmisión balanceadas) se extienden entre el sensor LDR y el ADC. La diferencia entre los dos valores es la señal real . Esto tiene muy buen rechazo de interferencia en modo común (filtrado). Los ejemplos incluyen RS-422 y la mayoría de los modos de Ethernet. Existen circuitos integrados de controladores de línea para RS-422, similares al popular transceptor / controlador MAX232 para comunicaciones en serie RS-232.

Probablemente recogerá interferencia. Tal vez pueda usar el mismo diseño de circuito que un micrófono, con los dos cables LDR dentro de un cable blindado y cargas iguales y un amplificador diferencial en el otro extremo.

Dado que va a un ADC, supongo que su señal LDR cambia lentamente en relación con el tiempo que tarda una señal en viajar 100 m (500 ns), por lo que no debe preocuparse por los efectos de la línea de transmisión .

La resistencia del cable probablemente tampoco lo afectará si la resistencia del sensor está en kiloohmios. El cable puede ser de 50 ohmios por sí solo.

En realidad, si su señal LDR cambia lentamente en relación con la interferencia, el amplificador diferencial podría ser excesivo y simplemente podría filtrar la interferencia con un filtro de paso bajo.

Sus 100 m de cable actuarán como 1 antena grande y captará todo tipo de interferencia electromagnética (EMI). Podría usar un cable blindado, como sugiere el endolito, o un par trenzado decente (decente = suficientes giros por metro).
Una impedancia más baja al final del cable también reduce la EMI, pero cuanto más baja es esta impedancia, más entra en juego la resistencia del cable. Puede que tenga que ajustar su lectura de ADC para la pérdida.

Esta sería una aplicación ideal para un AT-tiny, que es un AVR de 8 pines. Destella el Tiny para hacer un bucle de conversión ADC y transmite tu información a través de los 100 m de cable golpeando la señal digitalizada. Dado que la señal cambiará muy lentamente, puede enviar bytes únicos, por ejemplo, una vez por segundo, a una velocidad baja (por ejemplo, 2400bps). Ejecutando la señal de vuelta como analógica a más de 100 m de cable, puede recoger un montón de ruido no deseado, al que una señal digital debe ser inmune.

Si no desea programar un AVR según la sugerencia de JustJef, puede probar un convertidor analógico a digital de un cable como DS2450 de Maxim. Este es un ADC cuádruple. Debería poder enviar datos de hasta 500 m si sigue sus pautas. (Pude conseguir que un sensor de temperatura DS18B20 funcionara a 30 m con un cable de alarma básico).