Mikrokontroler z długim przewodem do wejścia cyfrowego

16

Mam przycisk dzwonka do drzwi w moim domu podłączony do płyty deweloperskiej GHI EMX . Oprogramowanie ocenia porę dnia i określa, czy dzwonek do drzwi powinien zadzwonić.

Uwaga dodatkowa: Zostało to zaimplementowane jako sposób radzenia sobie z dowcipami ding-dong-rowie, które otrzymywałem.

To wszystko działa świetnie, z wyjątkiem jednego problemu, drut podłączony do płytki EMX ma około 50 stóp (~ 15 metrów) długości i generuje wystarczającą interferencję, aby deska mogła pomyśleć, że ktoś nacisnął przycisk, a zatem mój dzwonek do drzwi dzwoni w przypadkowych odstępach czasu dzień. Zarówno moja żona, jak i mój pies nie doceniają tego (ale dzieci myślą, że to świetna zabawa).

Próbowałem rozwiązać problem, postępując zgodnie ze wskazówkami zawartymi w tym artykule i wdrażając następujący obwód:

Ochrona filtra dolnoprzepustowego dla wejścia

Nie rozwiązało to problemu, ale znalazłem, że włożenie rezystora 3k do 1k i zastąpienie kondensatora .01uF 40uF działało trochę lepiej, ale cokolwiek więcej niż 3k powoduje zauważalne opóźnienie po naciśnięciu przycisku przed Dźwięki dzwonków. Różnica w moim obwodzie polega na tym, że płytka działa na 3,3 V zamiast 5 V (co, jak zakładam, pogarsza problem) i zamiast podłączenia do uziemienia przełącznik kończy obwód (tj. Dwa przewody biegną między mikrokontrolerem a przełącznikiem).

Drut biegnący między przełącznikiem a mikrokontrolerem jest standardowym drutem dzwonka do drzwi, który nie jest ekranowany ani skręcony. Zastąpienie drutu dzwonka drzwiowym drutem ekranowanym niestety nie jest opcją, ponieważ wymagałoby to oderwania suchej zabudowy.

Spojrzałem na następujące pytanie tutaj , ale wydaje się, że dotyczy to ADC, które może nieco różnić się od mojego problemu. Każda pomoc będzie mile widziana.

Aktualizacja
Po przeczytaniu większej ilości dokumentacji wydaje się, że chociaż mikrokontroler jest zasilany napięciem 3,3 V, toleruje 5 V na swoich pinach we / wy. Mogę dostosować do wyższej wartości rezystora, jeśli używam 5V, ale czy to coś pomoże?

Matt Ruwe
źródło
1
Dodaj klawiaturę bezpieczeństwa do dzwonka do drzwi. Tylko ci, którzy wprowadzą poprawny czterocyfrowy kod, mogą go dzwonić o dowolnej porze dnia.
Kaz

Odpowiedzi:

15

Schemat nie pokazuje ogromnego szumu 60 Hz w trybie wspólnym oraz tego, jak uziemienia są połączone z bliskością linii prądu przemiennego i stanów nieustalonych linii zasilania.

Twój przykład jest dobrym przykładem tego, jak nie łączyć długich przewodów.

Czy mogę zasugerować w przyszłości;

  1. wolą skrętkę
  2. wolą linie zrównoważone
  3. unikać wejść o wysokiej impedancji
  4. wolą dopasowane impedancje
  5. unikaj nadmiernego LPF (stałe czasowe)
  6. obejmują ograniczenie RF, aby stłumić stany przejściowe.
  7. użyj koralików ferrytowych (dławik CM)
  8. unikaj pętli uziemienia (tj. bezpośrednie nieużywane połączenie z obwodem)
  9. użyj obwodu zwilżania styków (prawidłowa polaryzacja 10uF na stykach, które nie są pozłacane)
  10. wolą koncentryczny dla bardzo trudnego środowiska EMI.

Ponieważ wiele opcji nie jest dostępnych. Zrób to;

  • zdejmij dużą nakładkę na pokładzie i przejdź do styków przełącznika zdalnego. (musi)
  • usuń rezystor serii 3K (1k) i dodaj tuleję ferrytową CM lub podobną
  • dodaj małą nakładkę RF na pokładzie we wszystkich wejściach. np. 0,001 ~ 0,01uF lub dowolny typ o niskiej indukcyjności.
  • Zamień 100K na 1k ~ 10K.
  • dodaj duże kulki ferrytowe z wieloma zwojami do obu drutów. (Filtr CM)

Dzięki temu rozwiązaniu impedancja obwodu przełącznika będzie miała niską impedancję przy zamknięciu i niską impedancję z elektrozaczepem na przełączniku po otwarciu. Brzęczenie CM zostanie pochłonięte, a różnicowy szum RF zostanie tłumiony. wprowadź opis zdjęcia tutaj

-podłączenie do tego samego napięcia zasilania co uC z dobrym ograniczeniem RF na chipie.

Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źródło
Będę musiał znaleźć ferritowy rękaw CM, ale poza tym wygląda to bardzo wykonalnie. Czy uważasz, że to zadziała: digikey.com/product-detail/en/KR50TA251512B1/P11400-ND/409505 . Dziękuję Ci!
Matt Ruwe
będzie działać bez, ale dodano ubezpieczenie dla bezpańskich serii RF. Te są lepsze .. digikey.com/product-detail/en/FB73-287-RC/M8708-ND/775247 zdobądź kilkanaście lub więcej do wykorzystania w przyszłości.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
źle odczytany identyfikator digikey.com/product-detail/en/35T0231-30P/240-2586-ND/1587459 powyżej są zbyt małe. Twój też będzie OK, ale stanie się nieaktualny.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
Dziękuję Ci. Kilka innych pytań. W środowisku mieszkalnym, takim jak moje, z czym powinienem powiązać wspólną płaszczyznę? W pobliżu uziemienie elektryczne lub hydrauliczne?
Matt Ruwe
uziemienie w pobliżu gniazdka elektrycznego lub obudowy komputera podłączone do gniazdka jest w porządku. Długie przewody dodają zbyt dużą indukcyjność> 1m.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
8

Prostym rozwiązaniem może być pozostawienie systemu dzwonka jak przed rozpoczęciem tego projektu i użycie mikrokontrolera do zabicia zasilania głośnika dzwonka za pomocą przekaźnika, gdy nie chcesz słyszeć dzwonka.

Aktualizacja

Nie znam się dobrze na systemach dzwonków do drzwi (innych niż szybkie google), dlatego poniżej założono, że masz co najmniej dwa przewodniki biegnące od MCU do przełącznika.

Posiadana płyta GHI EMX ma 10-bitowy przetwornik ADC, dzięki czemu można wysłać sygnał 12 V DC (lub więcej) do dzwonka i użyć prostego dzielnika napięcia napięcia, aby napięcie na MCU nie przekroczyło 5 woltów. Następnie po stronie oprogramowania wystarczy przeczytać ADC, a jeśli wartość wynosi> 1000 (być może będziesz musiał się pobawić tym numerem, a 1023 to maksimum na 10-bitowym ADC), wtedy dzwonek do drzwi zostanie naciśnięty.

Wyglądałoby to mniej więcej tak (staraj się nie przytłaczać moimi niesamowitymi umiejętnościami edycji grafiki):

wprowadź opis zdjęcia tutaj

Inną podobną opcją jest użycie wyzwalacza Schmitta o wyższym napięciu wejściowym. Wymagałoby to jednak dodatkowych części i wymaga więcej wysiłku niż opcja ADC.

Edytować

Chris Stratton odpowiedź to dobry punkt na temat przepływu prądu. Jeśli zmienisz 100k rezystor podciągający na ~ 220ohm, który może załatwić sprawę.

Garrett Fogerlie
źródło
1
Nie jest to zły pomysł, ale zabiera trochę zabawy z tej koncepcji. Wciąż chciałbym wiedzieć, kiedy przycisk zostanie wciśnięty po godzinach, abym mógł włączyć przednie światła domu i dać dowcipnisiom trochę własnego lekarstwa.
Matt Ruwe
może dźwięk zbliżającej się syreny policyjnej zbliżającej się z paralizatorem na przełączniku.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
1
Moją ulubioną sugestią był przyjaciel, który wpadł na pomysł, aby użyć elektrycznego zapałki połączonej z niektórymi fajerwerkami, które zostaną uruchomione po naciśnięciu przycisku. =) Ostatecznie jednak pomysł był zbyt niebezpieczny.
Matt Ruwe
@Matt zobacz moją aktualizację dla innego rozwiązania. Zamiast fajerwerków użyłem kiedyś syreny i światła stroboskopowego, ponieważ dzieci paliły z boku mojego domu. Złapałem go również na wideo, dzięki czemu było o wiele lepiej!
Garrett Fogerlie,
6

W rzeczywistości istnieje bardzo proste rozwiązanie tego problemu.

Kluczem do zrozumienia tego rozwiązania jest zastanowienie się, dlaczego zwykły elektromechaniczny dzwonek do drzwi nie dzwoni z powodu podobnych zakłóceń. Odpowiedź jest oczywiście taka, że ​​wymaga faktycznej mocy pierścienia, aby przepłynąć przez obwód zamknięty - zakłócenia nie połączą wystarczającej mocy z obwodem otwartym, aby fałszywie zadzwonić.

Możesz stworzyć podobną sytuację, używając rezystora podciągającego o niskiej wartości, z przyciskiem dzwonka do drzwi podłączonym do masy. Sto omów oporności oznaczałoby, że około 25 miliamperów prądu musiałoby przepłynąć, zanim wejście mikrokontrolera zostanie wystarczająco niskie, aby odczytać jako „0”. Komunikacja szeregowa na długim dystansie często odbywa się przy prądzie 20 mA, więc 25 mA powinno wystarczyć, ale można łatwo regulować w górę lub w dół.

Możesz dodatkowo odrzucić zakłócenia, mając oprogramowanie na mikrokontrolerze, które wymaga, aby przycisk był zamknięty - bez przerw - przez około 100 mS, zanim zostanie on rozpoznany jako prawidłowy pierścień.

Można argumentować, że ta metoda marnuje moc, jednak energia jest zużywana tylko w czasie, gdy brzęczyk jest wciśnięty. Rezystor musi mieć zdolność przenoszenia mocy (termiczną), aby możliwe było trwałe zamknięcie przycisku, ale nie byłby to zwykły przypadek przy obliczaniu zużycia energii.

Chris Stratton
źródło
chyba że użyjesz 10% lub prądu znamionowego na metalowych przełącznikach bez styków, w końcu nie uda się uruchomić przerywanych prądami na poziomie logicznym. Właśnie dlatego niski pułap ESR w poprzek (nakrywka z folii wstępnej) jest niezbędny do zmniejszenia utleniania za pomocą zrzutu prądu o wysokim ESR na styki.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
@Richman - możliwa awaria jest możliwa, tak - dzieje się tak również w przypadku zastosowania brzęczyka elektromechanicznego. Można zwiększyć prąd na teorii, która może pomóc lub wypróbować pomysł kondensatora impulsowego. Niektóre wzory przycisków dzwonka do drzwi mogą mieć pośrednio kontakt ślizgowy, gdy liście opadają, co bardzo by pomogło. Podejrzewam, że łatwa do naprawienia awaria po wielu latach nie byłaby przeszkodą dla wygodnego urządzenia, które ktoś buduje dla własnego domu. Na poziomie praktycznym przydaje się, gdy osoba przy drzwiach przynajmniej słabo słyszy dzwonek.
Chris Stratton
0

Kabel o długości 15 metrów działa jak antena. Musisz użyć kondensatora przejściowego (na przykład W2F11A4708AT1F ), aby odfiltrować zakłócenia RF.

Aldanajaramillo
źródło