私は現在、いくつかの非常に長いワイヤー（約20メートル、つまり両方向で40メートル）が必要なプロジェクトに取り組んでいます。これは、コントローラー（ATmega8）のピンをトリガーするために使用されるボタンに接続されます。

予想される電圧降下の問題のために、私はI / Oピンをハイにプルし、ボタンを介してグランドを実行することを選択しました（ボタンはI / Oピンをローに引き下げてトリガーします）。

したがって、私の質問：Vcc電圧レベル（5V）の代わりに、それらを介してグランドを実行するときに、このような長いワイヤを使用すると問題が発生しますか？

地面は「電圧降下」のような問題を抱えていますか？

いいえ、ありません（しかし...）

定義上、グラウンドは回路のゼロポイントであるため、「ドロップ」を経験することはできません。アース線（アースへの接続など）は、他のワイヤーと同様にオームの法則に従います。

これは私があなたの説明から理解できる最良の回路です：

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

Arduinoから見ると、地面は回路基板の内側に埋め込まれた大きな銅箔のシートです。電圧のすべての決定（したがって論理レベル：高/低、0/1、真/偽など）は、信号のポテンシャルエネルギーをこのフォイルシート（通常、最終的にはバッテリーに接続されている）のポテンシャルエネルギーと比較することに由来します。 /電源のマイナス端子）。

長いワイヤーはアプリケーションで問題ありません...

あなたの質問では、アース線（スイッチの脚をアースに接続する線）での電圧損失に関心があります。このワイヤは、電流が流れると電圧を発生させる可能性があります（オームの法則）ので、「低下」しますが、この低下はスイッチ回路の設計方法に起因する問題を引き起こすほど大きくはありません。

R3は通常、スイッチを通る配線経路の抵抗より3桁大きくなります。スイッチが開いていると、抵抗はほぼ無限になり、Arduino GPIOノードの電圧はV1に等しくなります。SW1を閉じると、Arduino GPIOノードとグラウンドの間の抵抗は、スイッチへの2本のワイヤとスイッチ自体の抵抗になります。

24AWGワイヤ（ネットワークケーブルおよびその他の小さなワイヤシステムで使用される種類は、約0.085オーム/メートルです）。100オームに達する前に1キロメートル以上行くことができます。これらの大きな抵抗値であっても、ワイヤーパスの総抵抗は250オーム未満であり、したがって総電圧の2.5％にすぎません（たとえば、ほぼ0であり、Arduinoで論理0として読み取るのに十分低い）。

すべての「根拠」が同じではありません...

地盤の概念がシステムに定義されています。複数のシステムがある場合、それぞれの根拠に違いがある可能性があります。

@Techydudeは、この問題のいくつかの興味深い例を指摘しています。

上記の例の長いワイヤ、PCBのグランドプレーン、チップのグランドピン、ピンとシリコンダイ間のボンドワイヤ、シリコン経路自体。

地面に対するこの相対的な関係は、電圧自体が相対的であるために発生します。電圧は違い 2点間のポテンシャルエネルギーインチ 「グラウンド」は、分析のすべての電圧がこの同じ 2番目のポイントを共有している場合の2番目のポイントに付けられた名前です。そうでない場合は、アース接続が低下することになります（また、それを考慮する必要があります）。

はい、そうです。オームの法則は依然として適用されます。

長いワイヤーには抵抗があります。これらのワイヤに電流を流している場合、電圧はワイヤ間で低下します：V = I * R。

ただし、回路を適切に設計した場合（およびまともな配線を使用した場合）、電流は小さく、Rは小さいため、電圧差はそれほど大きくありません。

自分で電流を決定する必要があります。回路図がないと、電流が無視できるかどうかはわかりません。

アースは、配線上であれ回路基板上であれ、他の接続と同様に電圧降下を受けます。ただし、回路を正しく設計すると、スイッチの閉鎖を感知するのに必要な電流が非常に少なくなるため、電圧降下が問題の最小になります。40mのワイヤーに誘導されたノイズやトランジェントがプロセッサに入り込んで損傷しないようにする必要があります。このためには、プロセッサへの入力に単純なRCローパスフィルターが必要です。

これはあなたの回路です：

^{この回路をシミュレーション –を使用して作成された回路図CircuitLab}

したがって、単純な分圧器ルールを使用すると、ピンの電圧が次のようになることがわかります

はい、電圧降下は存在しますが、あなたの考えによるものではありません。ワイヤの抵抗に応じて、入力の中間点に分圧器が表示されます。上半分はプルアップ（たとえば10kΩ）であり、下半分はケーブルです。ワイヤーが分圧器の下半分であるか上半分であるかは関係ありません。すべての変更は、どちらの側がより大きな効果を見るかです。

実証する図。

^{この回路をシミュレート – CircuitLabを使用して作成された図}

Cat5イーサネットケーブルを想定し、公称抵抗が1メートルあたり0.0849Ωである場合、20メートルは1.669Ωです。10kΩプルアップ抵抗と5Vソースを使用すると、10kΩ+1.669Ω+1.669Ω=10,003Ωの直列抵抗になります。オームの法則を使用、I = V / R、5V /10003Ωは0.000499アンペアまたは0.499 マイクロアンプに等しいです。電流は直列回路で同じであるため、ワイヤ抵抗によって降下した電圧を見つけることができます。V = I * R、または0.000499A *1.669Ω= 0.000832ボルト、または832 MICROVOLTS。

これらのワイヤーを流れる電流は非常に低いため、それらによってドロップされる電圧も低くなります。

このすべてのオームの法則の議論の最中に、@ SteveGの答えを見落とさないでください。使用する予定のプルアップ抵抗の値は言いませんが、ATmega8の内部プルアップのみを使用することを考えている場合は、50kオームの高さになる可能性があることに注意してください。これは、20メートルのケーブルを吊るすにはかなり高いインピーダンスであり、ノイズの問題を求めているだけのようです。また、使用しているケーブルのタイプ（ツイストペア、シールドなど）や、ケーブルがどのような環境で動作すると予想されるかについても言及しません。

私は彼の提案をさらに進め、RCフィルターを置くだけでなく、マイクロプロセッサーを爆破することを気にかけたら（通常は気にします）、その上に外部バッファーを置きます。ATmega8 GPIOピンには数百ミリボルトのヒステリシスがありますが、そのような長いケーブルでは、何かに損傷を与えることさえなくてもノイズの問題が発生する可能性があります。外部レシーバーを使用すると、電圧しきい値を調整して、uPの入力特性に依存せずに最高のノイズ耐性を得ることができます。

あなたはいくつかの誤解を持っていますが、私は最初に回路に取り組みます。
DrFriedParts回路を使用すると、各20 mワイヤの等価抵抗は約2オームです。これは、1kオームのプルアップ抵抗を安全に使用できることを意味します。
RFノイズがあなたの最悪の問題になる可能性があるという点で私は他の人に同意します。少なくともシールド付きツイストペアワイヤーを使用し、シールドをPCBアースに接続する必要があります。ます。

「電圧低下の影響を受けるアース」に関しては、アース基準とアース線を区別する必要があります。
「接地基準」は通常、回路の最も否定的なポイントです。
「グラウンドワイヤー」は、グラウンド基準に接続されたワイヤーです。

DrFriedParts回路で見られるように、スイッチから「接地基準」に行くワイヤーは接地ワイヤーと見なされ、スイッチからGPIOに行くワイヤーは高ワイヤーと見なされます。ワイヤー間に違いはありません。どちらも長さ20 mで、それぞれ約2オームの抵抗があります。したがって、50 mAの電流が流れている場合、各ワイヤで0.1ボルトの電圧降下があります。これは、アース線が他のワイヤーと同じように、「電圧降下が発生する」ことをます。

スイッチが開いている場合、GPIOは「高」（3vを超える）になり、スイッチが閉じている場合、GPIOは「低」（.2v未満）になります。