Detectar una señal de mantenimiento de la conexión

Question

Motivo/Antecedentes
Tengo una Raspberry Pi (garaje) que está realizando un monitoreo relacionado con la seguridad, y genera una señal de "mantenimiento activo". Me gustaría que sonara una alarma en un lugar separado (ático) cuando la señal se detenga o alguien la manipule (corte el cable o simplemente aplique 5v o Gnd a ella). Esta señal consiste en un pulso de 5v/150ms cada segundo.

Pregunta
Ahora me preguntaba cómo crear un circuito que pudiera detectar un cambio en el voltaje/frecuencia/ciclo de trabajo. Creo que lo que hice a continuación cumple con eso, en teoría.
Tengo varias preocupaciones al respecto:

1. ¿Hace esto lo que supongo que hace?
2. ¿Está bien elegido R1?
3. ¿R2 es incluso necesario?
4. ¿Son correctos los valores de R11 y R23? (no me refiero a la configuración, sino a su valor de 5kOhm)
5. ¿Es LM741 la elección correcta?
6. ¿Es 50uF para el condensador un valor realista? ¿Está bien elegido el circuito RC y su resistencia de carga por eso?
7. ¿Es fiable:
   • Interferencias, ¿debería preocuparme por eso?
   • ¿Puede soportar temperaturas entre -30°C y +50°C?
   • Edad, ¿se ejecutará esto durante 10 años?
   • Tolerancias en los valores, ¿a qué debo prestar atención?

simular este circuito – Esquema creado usando CircuitLab

Hay tres interruptores sincronizados por tiempo a la izquierda, para probar cada condición. Están programados para hacer lo siguiente:

• no hacer nada durante 7 segundos
• cambiar a 5v durante 3 segundos
• volver a la señal de mantenimiento activo durante 4 segundos
• cambiar a Gnd

Esto es cómo se ve el gráfico de dominio del tiempo (no sé si este es el término correcto):

Propósito
El propósito de esto es doble: realmente quiero hacerlo y usarlo, y quiero aprender de cualquier error que haya cometido. Así que si fueras tan amable de explicarme por qué algo que hice estaba mal, o darme recursos para aprender la respuesta por mí mismo, ¡se apreciaría mucho!

Answer 1

1. ¿Hace esto lo que supongo que hace?

Sí, creo que sí. Sujeto a algunos ajustes, por supuesto.

2. ¿Está bien elegida R1? 3. ¿Es R2 incluso necesaria?

Sí a ambas, pero yo lo haría un poco diferente. Mi preocupación es que la corriente de carga hacia el capacitor de temporización depende de la amplitud del pulso pi. Aunque probablemente sea consistente, mi paranoia arraigada sugiere que hagas esto.

simula este circuito - Esquema creado usando CircuitLab

Nota: ¡Carpintero! R6 es tu 40 k. Lo siento. Quédate con 40k.

De esta manera, la corriente de carga es independiente de la amplitud del pulso de entrada siempre que sea más de ~1 voltio.

4. ¿Son los valores correctos de R11 y R23? (No me refiero a la configuración, sino a su valor de 5 kOhmios)

Sí

5. ¿Es LM741 la elección correcta?

No, por 2 razones. Primero, un 741 no está diseñado para usarse como un amplificador de 5 voltios único. En segundo lugar, su rango de salida no es el que necesitas. Sugeriría LM311.

Y mientras estamos en esta sección, aconsejaría que cada comparador use este circuito:

simula este circuito

Nota: Lo siento, R1 debería ser de 1k - 10k.

Esto proporcionará un conmutación limpia cuando se alcance un nivel. Y no olvides los condensadores de desacoplamiento si valoras tu cordura.

6. ¿Es realista 50uF para el condensador? ¿Está bien elegido el circuito RC y su resistencia de carga por cierto?

Sí a ambos.

7. ¿Es fiable: •interferencia, debería preocuparme al respecto?

Sí, y bien por ti por pensarlo ahora. Probablemente puedas salirte con la tuya con el uso de par trenzado para conectar el pi a tu circuito.

•¿Puede manejar temperaturas entre -30°C y +50°C?

Excelente pregunta. Sí, puede, pero necesitarás piezas de especificaciones militares (o al menos industriales), especialmente para los comparadores. Los rangos de temperatura comerciales suelen ser solo de 0 a 70 °C. Pero revisa todas las especificaciones de las piezas cuando las compres.

•edad, ¿funcionará esto durante 10 años?

No veo por qué no, siempre y cuando hagas cosas como limpiar todo el flujo de soldadura de tu placa de circuitos. El eslabón más débil probablemente sea tu condensador de 50 uF, seguido de tu fuente de 5 voltios, pero no hay mucho que puedas hacer al respecto.

•tolerancias en los valores, ¿a qué debo prestar atención?

El 1 % es normal en resistencias en la actualidad, y los condensadores tendrán alrededor del 10 % al 20%, pero lo ajustarás al ajustar tus potenciómetros. No es una preocupación importante.