Bester Ansatz für Langstreckensensoren

Das Projekt

Also ich habe eine Projektidee. (Stöhnen)

Ich möchte mehrere Bewegungs- und/oder Ultraschallsensoren überwachen, um einen einfachen Näherungsalarm zu erstellen. Ich möchte Sensoren an Schlüsselpunkten entlang des Umfangs meines Hauses (im Freien) "bereitstellen". Später möchte ich Z-Wave-Benachrichtigungen an meinen Home-Controller senden und einen sanften Warnton für große Signale abspielen, aber ... kleine Schritte ... Im Moment begnüge ich mich mit einem einfachen Ausgang (eine leuchtende LED reicht aus ) nur um die Dinge zum Laufen zu bringen.

Das Problem

Ich bin mir der Komponenten bewusst, die ich benötige, und habe eine Idee für die Skizze, um sie anzutreiben (entweder mit einem oder so vielen Sensoren, wie ein Uno 3 nach Schilden unterstützen kann), aber ich bin in Bezug auf die Entfernung ratlos. Ich habe die Wahl zwischen mehreren Arduinos mit eigenen Sensoren, die jeweils mit der Heimatbasis kommunizieren, ODER einem Arduino auf dem Dachboden mit mehreren Sensoren und einem Hydra-ähnlichen Kabelsatz sowie einer EINZIGEN festverdrahteten Stromaufnahme. Ich mag den letzteren Ansatz, da er in vielerlei Hinsicht weniger verschwenderisch und sicherlich billiger ist (insbesondere unter Berücksichtigung von Funkschilden).

Die eigentliche Frage

Was ich möchte, sind Empfehlungen, wie man sich (wenn es überhaupt möglich ist) einer Fernverbindung der Sensorkomponenten mit dem Arduino nähert. Speziell:

  • Könnte etwas von dem zusätzlichen Cat-5, das ich herumliegen habe, gut dazu passen?
  • Wenn nicht, warum (ich versuche zu lernen - ein Hinweis auf gute Lektüre ist alles, worum ich bitte)?
  • Gibt es eine Alternative, die ich nicht in Betracht gezogen hatte?
  • Versuche ich zu rennen, bevor ich laufen kann?
  • Mutter, werden sie deinen kleinen Jungen auseinanderreißen?*

*Okay, das ist also nur eine Anspielung auf Pink Floyd. Ich fange gerade erst mit dem Arduino als neues Hobby an ( ich bin Softwareentwickler von Beruf, ohne EE-Hintergrund oder -Erfahrung). Ich stehe derzeit vor dem Problem, "nicht zu wissen, was ich wissen muss, um eine gute Frage zu stellen". Bitte verzeihen Sie jede vermeintliche Faulheit und fühlen Sie sich frei, mich zu belehren. :-)

Aktualisieren

Weitere Nachforschungen ergaben diesen Thread , in dem jemand vorschlug, dass dies machbar sei, aber das OP sagte, ein Sensor würde nicht reagieren. Ein Responder sagte, der Hersteller eines Sensors habe einen Tiefpassfilter auf der Sensorseite der Verbindung vorgeschlagen, so nah wie möglich. Gedanken?

Außerdem fällt mir in meinem Netzwerktechnik-Hintergrund ein, dass, wenn mehrere Cat-5-Läufe in verschiedene Richtungen mindestens 2 von 8 Adern verschwenden, vielleicht auch ein 2-paariges Telefondatenkabel gut funktionieren würde, vorausgesetzt, die Spitzen sind gelötet, um sie fest zu machen führt in das Steckbrett. Wieder Gedanken?

Z-Wave ist eine Heimautomatisierungs-Funkimplementierung um 900 MHz; für die, die sich damit nicht auskennen.
@JYelton Danke - ich hätte das verlinken sollen. Die Benachrichtigungsschicht ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht wichtig, sondern nur die Realisierbarkeit meiner Idee "Sensor am Ende eines CAT-5-Laufs" (oder kabelgebundener Alternativen).
Abhängig von der Flexibilität, die Sie beim Entwerfen Ihrer Sensormodule haben, ist ein üblicher und alter Signalisierungs- / Sensoransatz, der traditionell mit langen Kabeln in industriellen Anwendungen verwendet wird, die 4-20-mA- oder 10-50-mA-Signalisierung - das Kabel und das Sensormodul bilden eine Stromschleife , das Modul, das den Strom durch ihn regelt, von 4 mA (analoges Minimum oder digital LOW) bis 20 mA (analoger Vollausschlag oder digital HIGH). Unterbrechung = 0 mA = Sensor-Offline-Alarm. Kurzschluss = Stromgrenze = Sensorkurzschlussalarm.
Die Verwendung einer Stromschleifensignalisierung bietet somit den zusätzlichen Vorteil, dass Sicherheitsverletzungen identifiziert werden, die einen bestimmten Sensor umgehen. Soll ich das zu einer Antwort machen?
@AnindoGhosh Sehr informativ. Ja, von einem anderen StackExchange-Benutzer in einer anderen Community klingt dies wie eine Antwort, die darauf wartet, gepostet zu werden. :-) Vielen Dank. In der Zwischenzeit habe ich etwas zu googeln. Ein Schaltplan, wie dies erreicht werden könnte (Arduino oder nicht), würde einen langen Weg zurücklegen, da ich gerade erst anfange, sie lesen zu können.

Antworten (1)

Paraphrasiert von meinen Kommentaren oben

Abhängig von der verfügbaren Flexibilität beim Design der Sensormodule ist ein üblicher Signalisierungs-/Sensoransatz, der traditionell mit langen Kabeln in industriellen Anwendungen verwendet wird, der 4-20 mA ( oder 10-50 mA für größere Reichweiten oder EMI-intensive Umgebungen ) Stromschleifen- Signalisierungsstandard .

  • Das Kabel und das Sensormodul bilden eine Stromschleife, wobei das Modul den Strom durch sie reguliert
  • Ein Strom von 4 mA zeigt ein analoges Minimum oder ein digitales LOW an
  • 20 mA zeigt analoge Vollaussteuerung oder digitales HIGH an
  • Unterbrechung = 0 mA = Sensor-Offline-Alarm
  • Kurzschluss = Stromgrenze = Sensorkurzschlussalarm

Industrielle Sensormodule sind oft so konzipiert, dass sie von derselben Stromschleife gespeist werden, wodurch die Notwendigkeit lokaler Stromversorgungen entfällt. Dies ist natürlich nur möglich, wenn das Sensormodul nicht mehr als 4 mA Ansteuerstrom benötigt.

Es gibt verschiedene Optionen für die Signalstromregelung, z. B. die Verwendung von BJTs, MOSFETs oder komplementären TrenchFET-Teilen.

Am Ende der Datenerfassung wird die über einem Shunt-Widerstand erzeugte Spannung mit einem Operationsverstärker für analoge Sensoren verstärkt. Digitale Signale können mit einer geeignet getrimmten Komparatorschaltung erfasst werden, die mit einer gewissen Hysterese ausgelegt ist.

Abhängig von etwaigen Blitz- oder anderen Hochspannungsrisiken, die entlang der Übertragungskabel wahrgenommen werden, können Isolationsverstärker anstelle herkömmlicher Operationsverstärker zur Verstärkung der Shunt-Spannung empfohlen werden. Dadurch wird sichergestellt, dass die Datenerfassungsgeräte vor Potentialunterschieden geschützt sind, die sich durch Induktion, Massepotentialunterschiede oder andere Ursachen einschleichen können.

Der Volldifferential-Trennverstärker AMC1100 von TI beispielsweise wurde speziell für die Strom-Shunt-Erfassung mit HV-Isolation entwickelt.

Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung eines Stromschleifen-Signalisierungsansatzes besteht darin, dass Sicherheitsverletzungen des Haussicherheitssystems, die in der Frage impliziert sind, erkannt werden können, wenn ein Sensor entweder kurzgeschlossen oder getrennt wird.

Danke dafür. Es gibt mir viel zu lernen. Würden Sie etwas für mich klären? Ich lese oft den Ausdruck "die Stromversorgung des Sensors". Dies führt mich zu der Annahme, dass der Sensor selbst eine eigene, vom Arduino getrennte Versorgung haben muss. Ist dies der Fall oder habe ich das falsch verstanden (dh "die vom Arduino kommende Stromversorgung kann die Stromversorgung sein")?
@JoshuaNozzi Das hängt davon ab, über welchen Sensor wir sprechen. Für so etwas wie einen lichtabhängigen Widerstand wird keine zusätzliche Versorgung benötigt. Für ein Elektretmikrofon wird eine niedrige Vorspannung benötigt, kein nennenswerter Strom. Für einen Ultraschall-Echosensor werden einige Milliwatt bei einigen Volt benötigt. In einigen Fällen reicht die Arduino-Versorgung aus, in anderen Fällen wird zusätzliche Leistung benötigt. Viele Sensoren = benötigte Gesamtversorgung übersteigt das, was der Arduino-Regler liefern kann.
Im Moment würde ich mich freuen, wenn dies funktioniert (noch nicht geliefert): amazon.com/gp/product/B009BTHQ26/ref=oh_details_o02_s00_i00 - scheint die gleiche Grundkomponente wie diese zu sein (ungeachtet des Steckers): sparkfun.com/products/ 8630 - eine exemplarische Vorgehensweise finden Sie hier: bildr.org/2011/06/pir_arduino Dies ist wahrscheinlich eine separate Frage wert, aber ich versuche herauszufinden, wie sich Ihre Antwort insbesondere auf diese relativ kostengünstige Komponente auf mich auswirkt. Ob ich es separat poste, bleibt der Community überlassen.
Eine weitere Nebenbemerkung für alle, die folgen, ich bin nicht so besorgt über Sabotage, da dies weniger ein Sicherheitssystem als eine Erweiterung der Sinne ist. Es wird niemals einen Alarm auslösen, nur eine Benachrichtigung, und Versuche, es zu blenden, würden es auslösen, also gibt es kein Anschleichen, um den Draht überhaupt zu schneiden, wenn es richtig positioniert und ausgerichtet ist (aber auch hier ist es nicht für Alarm , nur Benachrichtigung). Das ist sowieso meine Theorie, also ist der Aspekt der Manipulationserkennung kein Problem.
@JoshuaNozzi Ich habe genau das gleiche PIR-Sensormodul, das ich bei eBay für 1,90 $ gekauft habe. Es verwendet 5 Volt bei etwa 7 mA, um es mit Strom zu versorgen, und der Ausgang ist ein 5-Volt-Signal. Der Ausgang kann am Sensorende mit einem MOSFET zur Stromschleifensignalisierung verdrahtet werden: Gate niedrig = Rds hoch, also etwa 7 mA gezogen. Gate hoch = Rds niedrig, also begrenzen Sie es auf etwa 20 mA und Sie sind gut. Verdient eine separate Frage für weitere Einzelheiten, schlage ich vor.
Danke, ich sollte wahrscheinlich eine separate Frage für diesen Sensor stellen, insbesondere wenn ich ihn hier nicht finden kann. Nochmals vielen Dank, das war hilfreich.
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