长导线上的信号会受到影响吗?


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我需要从我的微控制器模拟输入到LDR或类似传感器的电线很长。导线的长度可能约为100m,那么它会对ADC的读数产生任何影响吗?无论如何,我可以减少影响吗?


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标准方法是在传感器旁边放置另一个微控制器,并使其传达数据。
starblue 2011年

@starblue:您的意思是缓冲放大器?
endlith 2011年

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@endolith-我认为starblue意味着在现场进行ADC转换,并通过100m的导线将数字数据链接回去。
JustJeff 2011年

Answers:


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是的,通常您不会将传感器放置在距ADC 100米的位置。

为什么?由于该长度的导线会由于铜线的电阻而遭受电压降,因此使用24 AWG(线规图)进行快速估算以证明该电阻约为8欧姆。

使用欧姆定律并说出10mA的电流(我猜是小信号电平),大约等于0.1伏的压降。

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

如果它是2%的5V信号,则足以失去精度。

通常,为了在更长的距离上可靠地传输信号,抵抗干扰以及处理导线电阻,您可以做一些事情。

首先是提高电压,例如使用24伏信号而不是5V(或3.3V)或ADC输入的限制。这可能很有用,这就是RS-232(EIA-232)串行协议在提高远距离通信可靠性方面所做的工作。

第二种方法是使用电流回路,其中信息被编码为电流差,以使LDR值在传感器附近进行编码,并且电流回路跨越100米的距离。这将需要在距离的任一端都有电流环路收发器,并且环路的至少一端应具有坚固的电源,以为环路提供必要的功率。

第三种方法是使用差分信号,在LDR传感器和ADC之间跨越两条线(平衡传输线)。这两个值之间的差是实际信号。这具有非常好的共模干扰抑制(滤波)功能。示例包括RS-422和大多数以太网模式。有用于RS-422的线路驱动器IC,类似于流行的用于RS-232串行通信的MAX232收发器/驱动器。


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它可能会增加干扰。也许您可以使用与麦克风相同的电路设计,两条LDR线位于屏蔽电缆中,并且负载相等,而另一端有一个差分放大器。

由于您要使用ADC,因此我猜测您的LDR信号相对于信号传播100 m(500 ns)所花费的时间缓慢变化,因此您无需担心传输线效应

如果传感器的电阻为千欧姆,则导线的电阻也可能不会对其产生影响。电线本身可能约为50欧姆

实际上,如果您的LDR信号相对于干扰变化缓慢,则差分放大器可能会过大,而您只需使用低通滤波器滤除干扰即可。


@导线的电阻是一样的特性阻抗!
stevenvh 2011年

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@stevenh我在哪里提到特性阻抗?
endolith

对不起这是我的错。恐怕习惯的力量。50欧姆连接到电线/电缆种类的触发器,其标记为:-/
stevenvh 2011年

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您的100 m电线将充当1个大天线,以拾取各种EMI(电磁干扰)。您可以使用如endlith所建议的屏蔽电缆,或使用体面的双绞线(体面=每米足够的绞合数)。
导线末端的阻抗越低也可降低EMI,但该阻抗越低,导线的电阻发挥的作用就越大。您可能需要调整ADC读数以了解损耗。


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对于8针AVR的AT-tiny,这将是理想的应用。刷新Tiny,使其循环进行ADC转换,并通过对数字化信号进行位冲击来在100m的导线上传输信息。鉴于信号只会非常缓慢地变化,您可以以低波特率(例如2400bps)发送回单个字节,例如每秒发送一次。在100m的导线上以模拟信号的形式运行回信号,您很容易收集一堆不需要的噪声,数字信号应不受这些噪声的影响。


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如果您不想按照JustJef的建议对AVR进行编程,则可以尝试使用单线模数转换器,例如Maxim的DS2450。这是一个四通道ADC。如果遵循他们的指导,它应该能够发送长达500m的数据。(通过基本警报电缆,我很容易就能在30m处使DS18B20温度传感器正常工作)。

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