Propojení čidla a mikrokontroleru pomocí ethernet kabelu

Ahoj, tak jsem se minulý týden konečně dostal ke zprovoznění prvního kusu DarwiKuku. Vzhledem k tomu, že chci používat čidla i pro měření venkovních podmínek, přemýšlel jsem, jak nejlépe vyřešit kabeláž mezi čidlem a mikrokontrolerem. Chci, aby venku byla jen část čidel a mikrokontroler s napájecím zdrojem byl uvnitř objektu. To má výhodu, že mikrokontroler je umístěn jednak v lepších provozních podmínkách a také tu, že Wi-Fi signál nemusí překonávat další překážku, kterou je obvodová zeď.

Abych mohl co nejjednodušeji projít obvodovou zdí, udělal jsem si na konci kabelu, kde se připojuji k mikrokontroleru, malý čtyř pinový konektor. Konektor jsem udělal z obdobné kolíkové lišty, která se používá i u propojení čidel BME280 a TSL2561, pouze je dvouřadá a použil jsem 2×2 piny. Protikus tvoří dutinková lišta, samozřejmě také v konfiguraci 2×2 piny a o shodné rozteči pinů. Takto vytvořený konektor má vnější rozměr cca 6×6 mm včetně krycí smršťovací bužírky. Pro tento rozměr pak nemusíte dělat ve zdi velký otvor.

Další věcí je volba samostatného propojovacího kabelu mezi mikrokontrolerem a čidlem. Kolega z práce mi zjistil několik důležitých informací. Čidla komunikují přes sběrnici I2C. Pro tuto sběrnici je limitující celková kapacita sběrnice, která nesmí překročit 400 pF. Pro propojení jsem použil standardní ethernetový kabel. Tento kabel má 4 páry vodičů tedy celkem 8 vodiču. Kapacita jednotlivého vodiče je 47 pF na 1 m délky vodiče. Pokud použijeme pár (paralelní zapojení dvou vodiču), je kapacita páru jen 1,5 pF/m. Pro první případ by tak teoreticky vycházela maximální délka vedení cca 8,5 m a u druhého zapojení (pár vodičů) dokonce 267 m.

Pro testování jsem použil následující postup. Nejprve jsem si udělal 1 m kabel, abych vůbec zjistil, zda vše funguje. Použil jsem paralelní zapojení pro komunikaci a jednodrátové zapojení pro napájení. Čidlo jsem zprovoznil dle postupu, který je uveden na stránkách darwiniany celkem bez problémů :). Pro druhý pokus jsem zkusil udělat kabel delší. Protože nevím jak celkovou kapacitu ovlivňuje kvalita pájených spojů a také spoj v konektoru, rozhodl jsem se udělat 5 m vedení. Toto vedení jsem testoval jak v párové, tak i jednodrátové konfiguraci a čidla komunikovala bez problému.

Pokud tedy někdo řeší delší vedení než 1 metr, může zkusit tento postup :). Ethernetový kabel je běžně k dispozici. Protože je k dispozici 8 vodičů, můžete použít paralelní zapojení vodičů pro komunikační linku. Je to sice o trochu pracnější (dva letované spoje navíc), ale za tu mírnou námahu navíc to asi stojí :).

Zdar Vašek

Ahoj Michale, posílám Ti pár fotek toho propojovacího kabelu k DarwiKuku. Oranžový a modrý vodič používám pro napájení (VIN a GND), hnědý a hnědobílý pro SCL a zelený a zelenobílý pro SDA. Tam kde nebudu potřebovat konektor připájím kabel přímo ke kontroleru.

Ahoj Vašek Rašek