Haverá efeitos em um sinal em um fio longo?

Vou precisar de um grande comprimento de fio da entrada analógica do microcontrolador para um LDR ou sensor similar. É provável que o comprimento do fio seja de cerca de 100m. Isso afetará a leitura do ADC? Existe alguma maneira de reduzir os efeitos?

Sim, normalmente você não colocaria um sensor a 100 metros do ADC.

Por quê? Como esse comprimento do fio sofrerá queda de tensão devido à resistência do fio de cobre, fazendo uma estimativa rápida para demonstrar, usando 24 AWG ( gráfico de bitola do fio ), a resistência seria de cerca de 8 ohms.

Usando a Lei de Ohm e diga 10mA de corrente (meu palpite, pequeno nível de sinal) que seria igual a cerca de 0,1 volts.

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

Se é um sinal de 5V que é 2%, o suficiente para perder a precisão.

Normalmente, para que um sinal seja transmitido de maneira confiável a uma distância maior, e resistir a interferências e lidar com a resistência do fio, você pode fazer algumas coisas.

O primeiro é aumentar a tensão, digamos, usar um sinal de 24 volts em vez de 5V (ou 3,3V) ou qualquer que seja o limite da sua entrada ADC. Isso pode ser útil e é o que o protocolo serial RS-232 (EIA-232) faz para melhorar a confiabilidade da comunicação à distância.

O segundo é usar um loop de corrente , onde as informações são codificadas como diferenças de corrente, de modo que o valor LDR seja codificado próximo ao sensor, e o loop de corrente mede a distância de 100 metros. Isso exigiria um transceptor de loop de corrente em cada extremidade da distância e pelo menos uma extremidade do loop deve ter uma fonte de alimentação robusta para fornecer a energia necessária para o loop.

Uma terceira maneira seria usar um sinal diferencial , onde dois fios ( linhas de transmissão balanceadas) se estendem entre o sensor LDR e o ADC. A diferença entre os dois valores é o sinal real . Isso tem muito boa rejeição de interferência no modo comum (filtragem). Os exemplos incluem RS-422 e a maioria dos modos Ethernet. Existem CIs de drivers de linha para RS-422, semelhantes ao popular transceptor / driver MAX232 para comunicações seriais RS-232.

Provavelmente captará interferência. Talvez você possa usar o mesmo design de circuito que um microfone, com os dois fios LDR dentro de um cabo blindado e com cargas iguais e um amplificador diferencial na outra extremidade.

Como você está indo para um ADC, acho que seu sinal LDR muda lentamente em relação ao tempo que leva para um sinal percorrer 100 m (500 ns), para que você não precise se preocupar com os efeitos da linha de transmissão .

A resistência do fio provavelmente também não o afetará, se a resistência do sensor estiver nos kiloohms. O fio pode ter 50 ohm ou mais por si só.

Na verdade, se o seu sinal LDR mudar lentamente em relação à interferência, o amplificador diferencial poderá ser um exagero e você poderá filtrar a interferência com um filtro passa-baixo.

Seus 100 m de fio atuarão como uma grande antena e captar todos os tipos de EMI (interferência eletromagnética). Você pode usar um cabo blindado, como sugere o endólito, ou um par trançado decente (decente = torções suficientes por metro).
Uma impedância mais baixa na extremidade do fio também reduz a EMI, mas quanto menor essa impedância, mais o resistor do fio entra em ação. Pode ser necessário ajustar sua leitura do ADC para a perda.

Esta seria uma aplicação ideal para um AT-tiny, que é um AVR de 8 pinos. Pisque o Tiny para fazer um loop apenas na conversão ADC e transmita suas informações pelos 100m de fio, batendo o sinal digitalizado. Dado que o sinal mudará muito lentamente, você poderá enviar bytes únicos, digamos uma vez por segundo, a uma taxa de transmissão baixa (por exemplo, 2400bps). Executando o sinal de volta como analógico em mais de 100m de fio, você pode coletar um monte de ruído indesejável, ao qual um sinal digital deve estar imune.

Se você não deseja programar um AVR conforme a sugestão de JustJef, tente um conversor analógico-digital de um fio como o DS2450 da Maxim. Este é um ADC quad. Deverá poder enviar dados até 500 m se você seguir as diretrizes. (Consegui facilmente que um sensor de temperatura DS18B20 funcionasse a 30m no cabo de alarme básico).