Я планирую добавить несколько устройств IoT в моем доме, и я ищу элегантное решение для питания их всех. Им всем потребуется 5 В, небольшое количество из них (камер) будет потреблять до 2 ампер, в то время как большинство из них будет потреблять менее 500 мА.
Я подумываю о прокладке отдельной линии 5 В через дом с кабелем 10 AWG (для уменьшения падения напряжения) и трансформатором 120 В - 5 В, 20 А на каждом этаже. Я бы добавил несколько разъемов, каждый на пару футов, чтобы в будущем можно было легко подключаться к линии.
Основная цель всего этого - освободить мои электрические розетки, сохранить все необходимые мне отдельные трансформаторы и позволить мне в будущем расширить свою сеть IoT, не используя никаких дополнительных розеток / ненужных висящих кабелей. Это жизнеспособное решение или есть более эффективный способ достижения моей цели?
Я обдумываю, будет ли лучше использовать трансформатор 120 В - 12 В, чтобы компенсировать любое падение напряжения и добавить понижающие преобразователи / линейные регуляторы на каждое устройство, но я хотел бы сохранить дополнительное оборудование, если оно жизнеспособно.
источник
Ответы:
Кабель 12 калибра имеет сопротивление ~ = 1,6 Ом на 1000 футов или на 500 "петлевых футов".
Таким образом, вы получаете падение напряжения 1,6 В на усилитель для 500 футов петли или около 3 мВ на фут петли на усилитель.
Опция 1:
При напряжении 5 В, скажем, 100 футов при 10 А, падение составит 3 мВ х 100 х 10 = 3 В.
Это явно слишком много на 5В.
Вы МОЖЕТЕ решить, что 5А макс - это нормально - или что средний ток составляет половину от максимума, если он распределен постепенно, и максимальная длина 50 футов может быть приемлемой.
Но компромисс все равно даст вам падения в диапазоне 0,5 - 1,5 В.
Несколько камер на дальнем конце могут «испортить ваш день».
Ваша сеть должна быть либо «тупой» и способной обеспечивать максимальную мощность при 5 В пост. Тока, либо интеллектуальную и обеспечивать питание только по согласованию. При 10 А это 5 В x 10 А = 50 Вт и, вероятно, вдвое больше, чтобы учесть падение, слияние и .... 50 - 100 Вт достаточно, чтобы начать огонь с немного изобретательности. У Мерфи есть много изобретательности. Это не смертельно опасно, но нужна осторожность. Это более низкий ток и более низкое напряжение, чем обеспечивают цепи переменного тока в сети - поэтому, если вы заботитесь о своей сети постоянного тока так же, как и о сети переменного тока, это может быть в порядке - отмечая необходимость в переключателях, способных хорошо обрабатывать постоянный ток при номинальном токе существенно сложнее, чем AC).
Вариант 2:
Распределение, скажем, 8 В постоянного тока или выше (10-12 В постоянного тока лучше) (или вы можете использовать переменный ток) позволит избежать проблем с падением напряжения. Если вы используете линейные локальные регуляторы, вы теряете эффективность с увеличением напряжения питания. Если 8 В постоянного тока «достаточно», вы теряете (8-5) / 8 ~ = 40% своей мощности. И еще раз с большим напряжением. И вы добавили сложность и стоимость и нестандартную систему.
Если вы используете режим переключения локального преобразователя, эффективность относительно постоянна с напряжением питания, а потери в проводке падают по мере увеличения напряжения из-за того, что резистивные потери пропорциональны квадрату тока. Но преобразователи добавляют сложность и стоимость. POE (питание через Ethernet) является одной из версий этого, и цена за конвертер может быть существенной для стандартного оборудования по сравнению с использованием коммерческих источников питания от сети.
Вариант 3:
Одна розетка питания для каждого места позволяет вам использовать либо локальный блок питания 5 В, либо сетевой блок питания с набором штекеров.
На столе, где я это печатаю, у меня на полке лежат жесткие диски USB с питанием 18 x 12В. Я рассмотрел вопрос об использовании источника питания 20А и 12В, пользовательских выводов (стандартный разъем и кабель от жесткого диска к системе подключения), но до сих пор победили 18x12В 1А блоки питания и необходимые сетевые щитки. Падение напряжения не является проблемой, у меня отличное резервирование источника питания, например, путем предоставления 2 запасных 12 В псевдонимов или заимствования источника питания из менее критичного источника питания, если это необходимо.
Мои потребности в питании 5В "USB" удовлетворяются несколькими ПК с разъемами USB, плюс некоторые жесткие диски имеют питание 5В. И 5-вольтовый «USB» psus очень и очень доступный, по хорошей цене (тем более что используемые обычно надежны), а разъем универсален.
И сеть переменного тока (230 В 50 Гц в моем случае) доступна по всему дому или в любом доме или офисе, который я посещаю.
Для меня и, вероятно, для вас вариант 3 имеет наибольшее значение.
источник
Я успешно использовал power-over-ethernet на различных устройствах, развернутых вокруг моего дома.
Преимущества включают в себя:
Я использую «пассивный» PoE (4 провода для сети, 4 провода для постоянного тока +/-) при 24 В, с локальным понижением 5 В на приемном конце. PoE-инжектор работает от моего ИБП, поэтому гаджеты остаются включенными при отключении питания.
источник
Падение напряжения - убийца
Проблема заключается в том, что падение напряжения является очень острым при очень низких напряжениях, потому что токи по своей природе выше, и падение напряжения является функцией от токов (E = IR). Это квадратная функция от напряжения. Это означает, что распределение 5 В вместо 12 В хуже в 5,76 раза. В качестве быстрого примера, для бега на 100 '(30 м) с падением напряжения на 3,6%:
Не "топайте вау"; на самом деле сделать расчет падения напряжения
Однажды я посмотрел на солнечный проект. 15 A @ 12-19 В, 14 AWG провод будет в порядке. За исключением того, что он собирался 200 '(60 м). Таким образом, он дал ему удар по размеру проволоки и еще одну или хорошую меру, очистить провод до 10 AWG. Конечно, система была полностью неисправна и не заряжала его батареи, как рассчитывалось. Он не мог понять. "Бат ах бомбил вау!" †
† Перевод: «Но я натолкнулся (увеличил размер) на провод»
И ты тоже это сделал. Вы дали ему небрежный толчок к # 10 и сказали: «Хватит!» Вы действительно должны пойти в калькулятор падения напряжения и проверить . Это должно быть основано на фактическом токе, потребляемом нагрузкой на проводах, а не на выключателе или номинальной мощности. Оценить длинную ветвь на 20 А, когда нужно только нести 2 А - пустая трата времени.
Я сделал расчеты ударов, где оказалось, что мне не нужен удар.
Соблюдайте Кодекс ... Но это не так уж плохо
Вам все еще нужно следовать электрическим кодам для установки, которая является частью здания. К счастью, электрические нормы очень ослаблены для установок низкого напряжения, и далее ослаблены для установок <55 Вт.
Соседний сайт diy.stackexchange.com хорош для вопросов Кодекса.
12 В намного лучше, чем вы должны это сделать.
Как вы видели из расчета падения напряжения 12/5 выше, 12 В работает лучше. Это имеет соображения падения напряжения, все еще; но они значительно уменьшены. Между тем, он очень универсален, и система может быть расширена до системы резервного копирования всего дома.
Более того, питание от 12 В до 5 В действительно не является проблемой. Это, пожалуй, самый продаваемый преобразователь энергии в любом месте!
источник
Это зависит от расстояния, как другие упоминали. Мы фактически управляли сетью RS485 с ведущими ведомыми рабами на расстоянии 20 футов друг от друга в звездообразной конфигурации.
Мы могли легко работать с 5v 3A на ведущем устройстве, так как ведомым потребовалось только 3,3 В, что управлялось с помощью простого регулятора напряжения.
И мы использовали дешевые скрученные электрические провода, чтобы снизить стоимость многосайтовой реализации.
источник