Wird es Auswirkungen auf ein Signal in einem langen Draht geben?

Ich benötige eine große Kabellänge von meinem analogen Mikrocontroller-Eingang zu einem LDR oder einem ähnlichen Sensor. Die Länge des Kabels beträgt wahrscheinlich etwa 100 m. Hat dies also Auswirkungen auf das Ablesen des ADC? Kann ich die Auswirkungen trotzdem reduzieren?

Ja, normalerweise würden Sie keinen Sensor 100 Meter vom ADC entfernt platzieren.

Warum? Da diese Drahtlänge aufgrund des Widerstands des Kupferdrahtes einen Spannungsabfall erfährt, würde eine schnelle Schätzung durchgeführt, um zu demonstrieren, dass der Widerstand unter Verwendung von 24 AWG ( Drahtmessdiagramm ) bei etwa 8 Ohm liegen würde.

Verwenden Sie das Ohmsche Gesetz und sagen Sie 10 mA Strom (meine Vermutung, kleiner Signalpegel), der einem Abfall von etwa 0,1 Volt entsprechen würde.

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

Wenn es sich um ein 5-V-Signal handelt, das 2% beträgt, reicht dies aus, um die Genauigkeit zu verlieren.

Normalerweise können Sie einige Dinge tun, um ein Signal über eine größere Entfernung zuverlässig zu übertragen, Störungen zu widerstehen und den Drahtwiderstand zu bewältigen.

Die erste besteht darin, die Spannung zu erhöhen, z. B. ein 24-Volt-Signal anstelle von 5 V (oder 3,3 V) zu verwenden oder unabhängig von der Grenze Ihres ADC-Eingangs. Dies kann nützlich sein und bewirkt das serielle RS-232 -Protokoll (EIA-232), um die Kommunikationszuverlässigkeit über eine Entfernung zu verbessern.

Die zweite besteht darin, eine Stromschleife zu verwenden , in der die Informationen als Stromdifferenzen codiert werden, so dass der LDR-Wert in der Nähe des Sensors codiert wird und die Stromschleife die 100-Meter-Entfernung überspannt. Dies würde einen Stromschleifentransceiver an jedem Ende der Entfernung erfordern, und mindestens ein Ende der Schleife sollte über eine robuste Stromversorgung verfügen, um die erforderliche Leistung für die Schleife bereitzustellen.

Ein dritter Weg wäre die Verwendung eines Differenzsignals , bei dem zwei Drähte ( symmetrische Übertragungsleitungen) zwischen dem LDR-Sensor und dem ADC liegen. Die Differenz zwischen den beiden Werten ist das tatsächliche Signal . Dies hat eine sehr gute Gleichtakt-Interferenzunterdrückung (Filterung). Beispiele sind RS-422 und die meisten Ethernet-Modi. Es gibt Leitungstreiber-ICs für RS-422, ähnlich dem beliebten MAX232-Transceiver / -Treiber für die serielle RS-232-Kommunikation.

Es wird wahrscheinlich Störungen aufnehmen. Vielleicht können Sie das gleiche Schaltungsdesign wie ein Mikrofon verwenden, mit den beiden LDR-Drähten in einem abgeschirmten Kabel und gleichen Lasten und einem Diff-Verstärker am anderen Ende.

Da Sie zu einem ADC gehen, ändert sich Ihr LDR-Signal vermutlich langsam im Verhältnis zu der Zeit, die ein Signal benötigt, um 100 m (500 ns) zurückzulegen, sodass Sie sich keine Gedanken über Übertragungsleitungseffekte machen müssen .

Der Widerstand des Kabels wird ihn wahrscheinlich auch nicht beeinflussen, wenn der Widerstand des Sensors in Kiloohm liegt. Der Draht kann von sich aus etwa 50 Ohm haben .

Wenn sich Ihr LDR-Signal im Verhältnis zur Interferenz langsam ändert, kann der Diff-Verstärker zu viel des Guten sein und Sie können die Interferenz einfach mit einem Tiefpassfilter herausfiltern.

Ihr 100 m Draht fungiert als 1 große Antenne und nimmt alle Arten von EMI (ElectroMagnetic Interference) auf. Sie können ein abgeschirmtes Kabel verwenden, wie es der Endolith vorschlägt, oder ein anständiges verdrilltes Paar (anständig = genügend Verdrillungen pro Meter).
Eine niedrigere Impedanz am Ende des Kabels verringert auch die EMI. Je niedriger diese Impedanz ist, desto stärker kommt der Widerstand des Kabels ins Spiel. Möglicherweise müssen Sie Ihren ADC-Wert für den Verlust anpassen.

Dies wäre eine ideale Anwendung für einen AT-tiny, einen 8-poligen AVR. Blinken Sie den Tiny, um die ADC-Konvertierung einfach in einer Schleife durchzuführen, und übertragen Sie Ihre Informationen über 100 m Draht, indem Sie das digitalisierte Signal bitschlagen. Da sich das Signal nur sehr langsam ändert, können Sie einzelne Bytes, beispielsweise einmal pro Sekunde, mit einer niedrigen Baudrate (z. B. 2400 Bit / s) zurücksenden. Wenn Sie das Signal als analog über 100 m Kabel zurückführen, können Sie eine Menge unerwünschter Störungen sammeln, gegen die ein digitales Signal immun sein sollte.

Wenn Sie keinen AVR gemäß dem Vorschlag von JustJef programmieren möchten, können Sie einen Ein-Draht-Analog-Digital-Wandler wie DS2450 von Maxim ausprobieren. Dies ist ein Quad-ADC. Es sollte in der Lage sein, Daten bis zu 500 m zu senden, wenn Sie deren Richtlinien befolgen. (Ich konnte problemlos einen DS18B20-Temperatursensor in 30 m Höhe mit einem grundlegenden Alarmkabel zum Laufen bringen.)