5 V jaringan rumah

Saya berencana menambahkan beberapa perangkat IoT di rumah saya, dan saya sedang mencari solusi elegan untuk memberi daya semuanya. Mereka semua akan membutuhkan 5 V, sejumlah kecil dari mereka (kamera) akan menarik hingga 2 ampere, sementara kebanyakan dari mereka akan menggambar kurang dari 500 mA.

Saya sedang berpikir untuk menjalankan jalur 5 V terpisah, melalui rumah, dengan kabel 10 AWG (untuk mengurangi penurunan tegangan) dan 120 V - 5 V, transformator 20 ampere di setiap lantai. Saya akan menambahkan beberapa jenis konektor, masing-masing beberapa kaki, agar dapat terhubung ke saluran dengan mudah di masa depan.

Tujuan utama dari semua itu adalah untuk menjaga outlet listrik saya bebas, menyimpan semua transformator tunggal yang saya butuhkan, dan memungkinkan saya untuk memperluas jaringan IoT saya di masa depan, tanpa menggunakan outlet tambahan / kabel gantung yang tidak perlu. Apakah itu solusi yang layak, atau adakah cara yang lebih efisien untuk mencapai tujuan saya?

Saya merenungkan apakah akan lebih baik menggunakan transformator 120 V - 12 V, untuk mengkompensasi setiap penurunan tegangan dan menambah konverter uang / regulator linier pada setiap perangkat, tetapi saya ingin menyimpan perangkat keras tambahan jika layak.

1. Jaringan 5VDC cenderung menjadi "ide yang buruk".
2. Jaringan tegangan yang agak lebih tinggi dengan regulator lokal harus sedikit lebih baik tetapi menambah kompleksitas elektronik.
3. PSV 5V lokal dengan sistem distribusi shortrange cenderung lebih baik secara keseluruhan.

Kabel 12 gauge memiliki ketahanan ~ = 1,6 Ohm per 1000 kaki atau per 500 "loop feet".
Jadi Anda mendapatkan drop 1,6V per amp untuk 500 loop-kaki atau sekitar 3 mV per loop-kaki per amp.

Pilihan 1:

Jangka 5V katakanlah 100 kaki pada 10 A akan turun 3 mV x 100 x 10 = 3V.
Itu jelas terlalu banyak pada 5V.
Anda DAPAT memutuskan bahwa 5A max OK - atau bahwa arus rata-rata adalah setengah max jika didistribusikan secara luas, dan panjang maksimal 50 kaki mungkin dapat diterima.
Namun, membuat kompromi akan tetap memberi Anda kisaran 0,5 - 1,5 V.
Beberapa kamera di ujung jauh cenderung 'merusak hari Anda'.

Jaringan Anda harus "bisu" dan mampu memasok daya maksimal pada 5 VDC atau cerdas dan hanya memasok daya melalui negosiasi. Pada 10A itu 5V x 10A = 50 W dan mungkin dua kali lipat untuk memungkinkan drop dan sekering dan .... 50 - 100W sudah cukup untuk menyalakan api dengan sedikit kecerdikan. Murphy memiliki banyak kecerdikan. Ini tidak cacat fatal tetapi perawatan diperlukan. Ini adalah arus yang lebih rendah dan tegangan yang lebih rendah daripada yang diberikan oleh sirkuit AC - jadi jika Anda sangat berhati-hati dengan jaringan DC Anda seperti halnya AC utama, mungkin OK - mencatat perlunya switch dapat menangani DC dengan baik pada arus terukur (DC sedang jauh lebih sulit daripada AC).

Pilihan 2:

Distribusi pada katakan 8VDC atau lebih tinggi (10-12VDC lebih baik) (atau Anda dapat menggunakan AC) akan memungkinkan kebebasan dari masalah putus tegangan. Jika Anda menggunakan regulator lokal linier maka Anda kehilangan efisiensi dengan meningkatnya tegangan umpan. Jika 8VDC "cukup" Anda kehilangan (8-5) / 8 ~ = 40% dari kekuatan Anda. Dan lagi dengan tegangan lebih. Dan Anda telah menambahkan kompleksitas dan biaya serta sistem yang tidak standar.

Jika Anda menggunakan switchmode, konverter lokal efisiensi relatif konstan dengan tegangan umpan, dan kehilangan kabel menurun karena tegangan meningkat karena kerugian resistif sebanding dengan kuadrat arus. Tetapi konverter menambah kompleksitas dan biaya. POE (power over ethernet) adalah salah satu versi dari ini - dan biaya per konverter cenderung besar untuk peralatan rak, dan dibandingkan dengan menggunakan pasokan komersial bertenaga listrik.

Opsi 3:

Soket daya tunggal per lokasi memungkinkan Anda untuk mengoperasikan 5V PSU lokal ATAU plugboard AC utama dengan koleksi plugpacks.
Di meja tempat saya mengetik ini saya memiliki hard drive USB bertenaga 18 x 12V di rak. Saya telah mempertimbangkan penggunaan suplai 20A plus 12V, lead khusus (std socket dan kabel dari HDD ke sistem koneksi) tetapi, sejauh ini, powerpack 18 x 12V 1A plus plugboard utama yang diperlukan telah dimenangkan. Penurunan tegangan tidak menjadi masalah, saya memiliki redundansi catu daya yang sangat baik baik dengan menyediakan katakanlah 2 cadangan 12V psus atau dengan meminjam pasokan dari pasokan yang kurang kritis jika diperlukan.

Kebutuhan pasokan "USB" 5V saya dipenuhi oleh beberapa PC dengan soket USB, ditambah beberapa HDD yang mendukung output 5V. Dan 5V "USB" psus sangat sangat tersedia, harga bagus (terutama yang digunakan biasanya dapat diandalkan) dan konektornya bersifat universal.

Dan AC listrik (230 V 50 Hz dalam kasus saya) tersedia di seluruh rumah, atau di rumah atau bisnis yang saya kunjungi.

Bagi saya, dan mungkin bagi Anda, opsi 3 paling masuk akal.

Saya telah menggunakan power-over-ethernet dengan sukses di berbagai perangkat yang digunakan di rumah saya.

Keuntungan meliputi:

• Dapat menggunakan kabel Cat-5 yang ada yang mungkin Anda miliki
• Setiap kabel yang Anda masukkan dapat digunakan kembali nanti jika tidak diperlukan.
• Adaptor off-the-shelf untuk memasok dan menerima daya sudah tersedia (biasanya dijual untuk sistem CCTV).
• Anda dapat menggunakan untuk koneksi jaringan kabel, yang umumnya lebih dapat diandalkan daripada Wi-Fi

Saya menggunakan PoE "pasif" (4 kabel untuk jaringan, 4 kabel untuk DC +/-) pada 24V, dengan 5V stepdown lokal di ujung penerima. 'Injektor' PoE menjalankan UPS saya, sehingga gadget tetap menyala karena pemadaman listrik.

Tegangan jatuh adalah pembunuhnya

Masalahnya adalah, penurunan tegangan sangat akut pada tegangan yang sangat rendah, karena arus secara inheren lebih tinggi, dan penurunan tegangan adalah fungsi dari arus (E = IR). Ini adalah fungsi persegi melawan tegangan. Itu berarti bahwa mendistribusikan 5 V daripada 12 V lebih buruk dengan faktor 5,76. Sebagai contoh cepat, untuk lari 100 '(30 m) dengan penurunan tegangan 3,6%:

5 volt @ 12 ampere (60 W) membutuhkan 212 kcmil (4/0 AWG)
12 volt @ 5 ampere (60 W) membutuhkan 26 kcmil (6 AWG)

Jangan "bomp the the wah"; sebenarnya melakukan perhitungan drop tegangan

Suatu kali saya melihat proyek surya. 15 A @ 12-19 V, 14 kawat AWG akan baik-baik saja. Kecuali dia pergi 200 '(60 m). Jadi dia memberinya tonjolan ukuran kawat, dan ukuran ekstra atau bagus, bersihkan hingga 10 kawat AWG. Tentu saja, sistem itu gagal total dan tidak mengisi ulang baterainya seperti yang dihitung. Dia tidak bisa mengerti. "Kelelawar ah pukul wah!" ^†

^{† Terjemahan: "Tapi saya menabrak (menambah ukuran) kawat"}

Dan Anda juga melakukan itu. Anda memberikannya sedikit saja ke # 10 dan berkata, "Cukup!" Anda benar-benar harus masuk ke kalkulator drop-tegangan dan periksa . Ini harus didasarkan pada arus aktual yang ditarik oleh beban pada kabel, bukan pemutus atau peringkat pasokan. Nilai cabang panjang untuk 20 A ketika hanya perlu membawa 2 A adalah pemborosan.

Saya sudah melakukan perhitungan benjolan di mana ternyata saya tidak membutuhkan benjolan itu.

Mematuhi Kode ... Tapi itu tidak terlalu buruk

Anda masih harus mengikuti Kode Listrik untuk pemasangan yang merupakan bagian dari bangunan. Untungnya, kode listrik sangat santai untuk instalasi tegangan rendah, dan lebih santai untuk instalasi <55 W.

Situs tetangga diy.stackexchange.com bagus untuk pertanyaan Kode.

12 V jauh lebih baik sehingga Anda harus melakukannya.

Seperti yang Anda lihat dari perhitungan drop tegangan 12/5 di atas, 12 V berfungsi lebih baik. Ini memiliki pertimbangan penurunan tegangan, masih; tetapi mereka sangat berkurang. Sementara itu, sangat fleksibel, dan sistem bahkan dapat diperluas menjadi sistem cadangan seluruh rumah.

• Pencahayaan LED 12 V memiliki variasi yang sangat besar dan lebih mudah dimmable serta dapat diretas daripada pencahayaan listrik
• Sebagian besar router dan modem Internet dapat berjalan di atasnya
• Beberapa TV dapat berjalan di atasnya
• Baterai sudah tersedia dengan harga murah atau di sejumlah kimia
• Sebagian besar pengendali muatan matahari dapat memasoknya
• yang berarti dalam pemadaman listrik, Anda memiliki lampu dan Netflix
• Beberapa bel pintu pintar bahkan bisa berjalan di atasnya.
• Bahwa dengan tungku gas saja seperti Empire, pemanas air gas dan kompor dapat membuat rumah yang layak huni dengan grid turun atau tidak ada

Terlebih lagi, mendapatkan dari 12 V hingga 5 V benar-benar tidak masalah. Ini mungkin merupakan konverter daya yang paling umum dijual di mana saja!

Itu tergantung pada jarak seperti yang disebutkan lainnya. Kami benar-benar menjalankan jaringan RS485 dengan master yang menjalankan slave 20 kaki terpisah dalam konfigurasi bintang.

Kita dapat dengan mudah menjalankan dengan 5v 3A pada master, karena budak hanya membutuhkan 3.3v yang dikelola menggunakan regulator tegangan sederhana.

Dan kami menggunakan kabel listrik bengkok murah untuk mengurangi biaya untuk implementasi multi-situs.