Estoy buscando ayuda aquí, ya que necesito una respuesta confiable a esto. Necesito obtener una señal de entrada (baja frecuencia 5v digital pulse) a un microcontrolador desde un sensor (de proximidad) situado a cierta distancia de la placa de control.
Detallaré los puntos importantes.
- Distancia máxima de transmisión: 50 m
- Frecuencia máxima de pulso digital: 10 Hz
- Rango de voltaje del sensor: 5 a 30 v (emite el mismo voltaje que el suministrado)
- Entrada máxima al microcontrolador: 5 v
Para una aplicación simple y similar, esto es lo que he hecho antes; el sensor se suministra con 12 v. En el otro extremo, el pulso (que ahora es 0-12 v) se alimenta al microcontrolador a través de un regulador 7805. Eso funcionó bien, pero alguien me dijo que el método no es bueno y no es adecuado para aplicaciones confiables. También siento que es feo, pero no espero jugar mucho con el hardware, construir circuitos separados, etc. ¿Alguien puede proponer una solución mejor (o estar de acuerdo con la mía: D)?
Prefiero mucho si no tengo que construir ningún circuito en absoluto. Si no es posible, ¡al menos uno muy simple! (Simple en el sentido de la complejidad del hardware. Un circuito que no necesita una PCB, solo dos cables aquí y allá. Por eso me encanta la solución 7805). Sin embargo (desafortunadamente) se debe dar la máxima prioridad a la confiabilidad.
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Respuestas:
Un enfoque recomendado sería usar un optoacoplador seguido de un comparador (por ejemplo, LM339 ), o mejor, una parte integrada como el optoacoplador de salida de puerta lógica Semi FODM8071 de Fairchild .
La razón por la que se recomienda el optoacoplador :
Es probable que haya una diferencia de potencial de tierra sobre un cable de 50 metros, también la posibilidad de recoger EMI a través del cable largo. El optoacoplador elimina cualquier problema de falta de conexión a tierra / potencial, así como también cualquier necesidad de hacer coincidir con precisión el voltaje de suministro del sensor con el microcontrolador.
El uso del opto permitirá un voltaje más alto para el circuito del sensor, reduciendo la sensibilidad al ruido EMI.
Un beneficio adicional de la parte específica de Fairchild sugerida anteriormente es su alta inmunidad al ruido. Esto dará como resultado una adquisición de señal más estable, importante dadas las distancias involucradas.
El FODM8071 es una parte SMT con plomo de 5 pines, por lo que usarlo es esencialmente como no tener que construir ningún circuito adicional: si lo desea, puede cablear la parte y sus pocos componentes discretos para el estilo deadbug , o juntarlos en un proto placa PCB.
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Transmitir 10 Hz a más de 50 m no es un problema difícil, por lo que encontrará numerosas formas de hacerlo. Para una solución casi tan simple como la que tenía antes, sugeriría un circuito zener simple.
Al igual que antes, simplemente suministraría a su sensor un voltaje superior a 5 V. Digamos 6-12 V, y deje que este circuito limitador reduzca el voltaje a un nivel compatible con su circuito aguas abajo. Deberá ajustar el valor de R1 en función de la corriente de salida máxima (o deseada) de su circuito del sensor y el voltaje del sensor que elija. El costo puede estar muy cerca de la solución 7805, según el zener que elija.
Al igual que el optoacoplador sugerido en otra respuesta, esto proporciona protección contra transitorios de alto voltaje inducidos en el cable, ya que los diodos zener pueden derivar estos transitorios a tierra. El circuito del optoacoplador puede romper bucles de tierra entre los sistemas de envío y recepción, pero si su solución 7805 funciona, el zener debería funcionar igual de bien.
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Si está dispuesto a trabajar un poco más, puede mejorar este circuito haciéndolo un poco más elaborado:
El diodo schottky adicional protege su circuito aguas abajo de transitorios negativos. El zener habría hecho esto, pero solo habría limitado los transitorios a -0.7 V más o menos. El schottky los limitará a -0.3 o -0.2 V, lo que será mucho más seguro para el dispositivo aguas abajo si se trata de una puerta lógica típica.
El condensador adicional de 4.7 uF ayudará a reducir el ruido cuando la entrada sea baja.
Finalmente, ajusté el voltaje zener hacia abajo para asegurarme de que la salida sea segura para una puerta lógica de 5 V, incluso permitiendo cierta deriva en el voltaje zener, y aumenté R1 para reducir la corriente requerida para conducir la entrada.
Todas estas cosas están sujetas a ajustes para adaptarse a los detalles de su sensor y circuito aguas abajo.
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Un punto clave que necesitaba pensar de la noche a la mañana antes de verlo:
Suponiendo que su cable de 50 m contiene un cable de señal y un cable de tierra (o retorno), un optoacoplador protege contra transitorios de modo común (es decir, cuando la señal y el cable de tierra juntos cambian el voltaje en relación con la tierra del circuito receptor), mientras que el circuito zener protege contra transitorios diferenciales donde el voltaje del cable de señal cambia en relación con el cable de tierra.
Si un rayo cercano hace que la tierra y el cable de señal salten juntos a 100 V durante un milisegundo, necesitará el circuito del optoacoplador para proteger su receptor del daño.
Pero si el encendido de un motor cercano provoca que el cable de señal salte a 30 V por encima del cable de tierra, necesita el circuito zener para proteger su optoacoplador de sobrecargas.
Por supuesto, el tipo de cable y su entorno determinan cuál de estos escenarios es más probable. Si está utilizando un cable de control de propósito general, cualquier escenario es realista. Si está utilizando un cable coaxial, es más probable que los transitorios de modo común, pero también debe considerar la posibilidad de daños por ESD debido a la manipulación cuando el cable no está conectado al receptor, y también el efecto si el cable se carga inicialmente cuando está enchufado al receptor.
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