Estoy planeando agregar múltiples dispositivos IoT en mi casa, y estoy buscando una solución elegante para alimentarlos a todos. Todos necesitarán 5 V, una pequeña cantidad de ellos (cámaras) consumiría hasta 2 amperios, mientras que la mayoría de ellos consumiría menos de 500 mA.
Estoy pensando en pasar una línea de 5 V separada, a través de la casa, con un cable de 10 AWG (para reducir la caída de voltaje) y un transformador de 120 V - 5 V, 20 amperios en cada piso. Agregaría algún tipo de conectores, cada uno de un par de pies, para poder conectarme a la línea fácilmente en el futuro.
El objetivo principal de todo eso es mantener mis enchufes eléctricos libres, guardar todos los transformadores individuales que necesitaré y permitirme extender mi red IoT en el futuro, sin usar tomas adicionales / cables colgantes innecesarios. ¿Es una solución viable o hay una forma más eficiente de lograr mi objetivo?
Estoy considerando si sería mejor usar un transformador de 120 V - 12 V, para compensar cualquier caída de voltaje y agregar convertidores reductores / reguladores lineales en cada dispositivo, pero me gustaría guardar el hardware adicional si es viable.
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Respuestas:
El cable de calibre 12 tiene una resistencia de ~ = 1.6 ohmios por 1000 pies o por 500 "pies de bucle".
Por lo tanto, obtiene una caída de 1.6V por amp para 500 pies por bucle o aproximadamente 3 mV por pie de bucle por amplificador.
Opción 1:
Una carrera de 5V de, digamos, 100 pies a 10 A caerá 3 mV x 100 x 10 = 3V.
Obviamente, eso es demasiado a 5V.
PUEDE deducir que 5A máx. Está bien, o que la corriente media es la mitad de la máxima si está distribuida correctamente, y una longitud máxima de 50 pies puede ser aceptable.
Pero hacer compromisos aún le dará caídas en el rango de 0.5 - 1.5 V.
Algunas cámaras en el otro extremo pueden "estropear tu día".
Su red debe ser "tonta" y capaz de suministrar energía máxima a 5 VCC o inteligente y solo suministrar energía mediante negociación. A 10 A, 5 V x 10 A = 50 W y probablemente el doble para permitir la caída y la fusión y ... 50 - 100W es suficiente para iniciar un incendio con un poco de ingenio. Murphy tiene mucho ingenio. No es fatalmente defectuoso, pero se necesita cuidado. Esta es una corriente más baja y un voltaje más bajo que el que proporcionan los circuitos de CA de la red eléctrica, por lo que si tiene tanto cuidado con su red de CC como su red de CA, puede estar bien, teniendo en cuenta la necesidad de interruptores capaces de manejar bien la CC a la corriente nominal (DC es sustancialmente más difícil que AC).
Opcion 2:
La distribución de, digamos, 8VDC o más (10-12VDC mejor) (o puede usar AC) permitirá liberarse de problemas de caída de voltaje. Si utiliza reguladores locales lineales, pierde eficiencia al aumentar el voltaje de alimentación. Si 8VDC es "suficiente", está perdiendo (8-5) / 8 ~ = 40% de su potencia. Y más de nuevo con más voltaje. Y ha agregado complejidad y costo y un sistema no estándar.
Si usa convertidores locales de modo de conmutación, la eficiencia es relativamente constante con el voltaje de alimentación, y las pérdidas de cableado disminuyen a medida que el voltaje aumenta debido a que las pérdidas resistivas son proporcionales a la corriente al cuadrado. Pero los convertidores agregan complejidad y costo. POE (alimentación a través de Ethernet) es una versión de esto, y el costo por convertidor puede ser considerable para el equipo comercial, y en comparación con el uso de suministros comerciales alimentados por la red.
Opcion 3:
Una sola toma de corriente por ubicación le permite operar una fuente de alimentación local de 5v o una clavija de corriente alterna con una colección de paquetes de enchufes.
En el escritorio donde estoy escribiendo esto, tengo 18 discos duros USB de 12 V en un estante. He considerado el uso de un suministro de 20A más 12V, cables personalizados (conector estándar y cable de HDD a un sistema de conexión) pero, hasta ahora, los paquetes de alimentación de 18 x 12V 1A más los enchufes de red necesarios han ganado. La caída de voltaje no es un problema, tengo una excelente redundancia de la fuente de alimentación, ya sea al proporcionar 2 psus de 12V de repuesto o al tomar prestada una fuente de una fuente menos crítica si es necesario.
Las diversas PC con tomas USB satisfacen mis necesidades de suministro "USB" de 5V, además de algunos de los HDD tienen salidas de 5V. Y los psus "USB" de 5V están muy disponibles, a buen precio (especialmente porque los usados son generalmente confiables) y el conector es universal.
Y la corriente alterna (230 V 50 Hz en mi caso) está disponible en toda la casa, o en cualquier hogar o negocio que visite.
Para mí, y probablemente para ti, la opción 3 tiene más sentido.
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He utilizado power-over-ethernet con éxito en varios dispositivos implementados en mi casa.
Las ventajas incluyen:
Estoy usando PoE "pasivo" (4 cables para red, 4 cables para CC +/-) a 24V, con reducción local de 5V en el extremo receptor. El 'inyector' de PoE funciona con mi UPS, por lo que los dispositivos permanecen alimentados durante un corte de energía.
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La caída de voltaje es el asesino
El problema es que la caída de voltaje es extremadamente aguda a voltajes muy bajos, porque las corrientes son inherentemente más altas, y la caída de voltaje es una función de las corrientes (E = IR). Es una función cuadrada contra el voltaje. Eso significa que distribuir 5 V en lugar de 12 V es peor por un factor de 5,76. Como ejemplo rápido, para una carrera de 100 '(30 m) con una caída de voltaje del 3.6%:
No "bombardees el wah"; en realidad hacer el cálculo de caída de voltaje
Una vez miré un proyecto solar. El cable de 15 A a 12-19 V, 14 AWG estaría bien. Excepto que iba a 200 '(60 m). Entonces le dio una protuberancia del tamaño del cable, y una medida adicional o buena medida, despejó hasta 10 AWG. Por supuesto, el sistema fue un completo fracaso y no recargó sus baterías según lo calculado. No pudo entenderlo. "Bat ah bombeó el wah!" †
† Traducción: "Pero me subí (aumentó el tamaño de) el cable"
Y tú también agitaste eso. Le diste un golpe superficial al # 10 y dijiste "¡debería ser suficiente!" En realidad, debe ingresar a la calculadora de caída de voltaje y verificar . Esto debe basarse en la corriente real consumida por las cargas en los cables, no en el interruptor o la clasificación de suministro. Clasificar una rama larga para 20 A cuando solo necesita transportar 2 A es un desperdicio.
He hecho cálculos de golpes donde resultó que no los necesitaba.
Cumplir con el código ... pero no está tan mal
Aún debe seguir los códigos eléctricos para la instalación que forma parte del edificio. Afortunadamente, los códigos eléctricos son muy relajados para instalaciones de bajo voltaje, y más relajados para instalaciones de <55 W.
El sitio vecino diy.stackexchange.com es bueno para preguntas sobre el Código.
12 V es mucho mejor que deberías hacerlo.
Como viste en el cálculo de caída de voltaje de 12/5 anterior, 12 V funciona mucho mejor. Tiene consideraciones de caída de voltaje, todavía; pero están muy reducidos. Mientras tanto, es muy versátil, y el sistema puede incluso extenderse para ser un sistema de respaldo para toda la casa.
Además, pasar de 12 V a 5 V realmente no es un problema. ¡Es posiblemente el convertidor de potencia más vendido en cualquier lugar!
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Depende de la distancia como otros mencionaron. De hecho, ejecutamos una red RS485 con un maestro alimentando esclavos a 20 pies de distancia en una configuración en estrella.
Podríamos ejecutar fácilmente con un 5v 3A en el maestro, ya que los esclavos necesitaban solo 3.3v que se manejaba usando un regulador de voltaje simple.
Y utilizamos cables eléctricos retorcidos baratos para reducir el costo de una implementación en varios sitios.
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