UART、PWM、RS485、4 to 20 mA：センサ出力の選び方
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マイコンと同じ基板上のセンサにはUARTまたはI²Cを、タイマ入力しかない場合はPWMを、長いケーブルで複数のセンサを接続するにはRS485とModbusを、PLCやノイズの多い産業現場には4 to 20 mAを、車載にはLINまたはCANを使います。
比較
| 出力 | 信号 | 標準的なケーブル長 | 適した用途 |
|---|---|---|---|
| UART（TTL） | デジタルシリアルフレーム | 1～2 m以下 | マイコン、単一センサ |
| I²C | デジタル、アドレス指定のバス | 1 m以下 | 同一基板上の複数センサ |
| PWM | パルス幅で値を表す | 数m | シンプルなタイマ入力 |
| RS485 Modbus RTU | 差動デジタルバス | 最大約1,200 m | 多数のセンサ、長距離配線、診断 |
| 4 to 20 mA | アナログ電流ループ | 数百m | PLC、ノイズの多い現場、ループ電源 |
| 0 to 10 V | アナログ電圧 | 短距離 | OEMコントローラ |
| LIN / CAN | 車載バス | 車内 | 車載ECU |
4 to 20 mAが使われ続ける理由
電流ループは、ケーブルでの電圧降下の影響を受けません。また、4 mAをゼロとすることで、断線時に0 mAとなり、検出できます。2線式のトランスミッタは、同じループから電力を得ます。
複数のセンサにRS485を使う理由
差動信号は、長いケーブルでもノイズを除去し、Modbusのアドレスにより、最大32個の標準負荷が1対の線を共有できます。センサは診断情報を通知し、設定も受け付けられます。