Домашня мережа 5 В


22

Я планую додати кілька пристроїв IoT у своєму будинку, і я шукаю елегантне рішення, щоб забезпечити їх усіма потребами. Всі вони потребуватимуть 5 В, невелика кількість з них (камери) притягуватиме до 2 ампер, в той час як більшість з них отримує менше 500 мА.

Я думаю про те, щоб провести окрему лінію 5 В через будинок, з 10 кабелем AWG (для зменшення падіння напруги) та 120 В - 5 В, 20 амперним трансформатором на кожному поверсі. Я додав би якісь роз'єми, кожні пару футів, щоб мати можливість в майбутньому легко підключитися до лінії.

Основна мета всього - зберегти вільні мої електричні розетки, зберегти всі єдині трансформатори, які мені знадобляться, і дозволити мені в майбутньому розширити свою мережу IoT, не використовуючи зайвих розеток / непотрібних підвісних кабелів. Це життєздатне рішення чи є більш ефективним способом досягнення моєї мети?

Я роздумую над тим, чи було б краще використовувати трансформатор напругою 120 В - 12 В, щоб компенсувати падіння напруги та додати перетворювачі долара / лінійні регулятори на кожному пристрої, але я хотів би зберегти додаткове обладнання, якщо воно життєздатне.


Чи будь-який з цих пристроїв IOT достатньо малий, щоб локальна батарея працювала ними протягом 6 місяців? Я розумію, що пристрої зигбі можуть працювати протягом року на CR2032.
Criggie

6
Сьогодні я можу придбати лицьові пластини розеток із вбудованими USB 5В виходами. Ще один варіант, який слід розглянути, - це влада над ethernet (PoE)
pjc50

Оскільки всі ці пристрої підключені до мережі, живлення над Ethernet (PoE) є найбільш розумним рішенням. Так, вам доведеться використовувати адаптери для зменшення напруги на кожному пристрої, але факт полягає в тому, що ви не збираєтеся тікати, не потребуючи більш високої напруги розподілу, ніж 5В. Крім того, більшість професійного обладнання, розгорнутого таким чином, мають вбудовані джерела живлення PoE. І це здається, що автономні джерела живлення PoE => 5 В отримати досить просто.
Рой Тінкер

Відповіді:


35
  1. Мережа 5VDC може бути "поганою ідеєю".
  2. Дещо вища мережа напруги з місцевими регуляторами повинна бути трохи кращою, але додає електронної складності.
  3. Місцеві 5V псу з системою розподілу коротких скорочень можуть бути краще в цілому.

12-метровий кабель має опір ~ = 1,6 Ом на 1000 футів або на 500 "петлевих футів".
Таким чином, ви отримуєте падіння 1,6 В на підсилювач на 500 футових футів або близько 3 мВ на петлю-фут на підсилювач.

Варіант 1:

5В пробіг скажімо 100 футів на 10 А знизиться на 3 мВ х 100 х 10 = 3В.
Це, очевидно, занадто багато на 5V.
Ви МОЖЕТЕ визначити, що 5A макс добре - або що середній струм становить половину максимуму, якщо розподілено по мірі, і максимальна довжина 50 футів може бути прийнятною.
Але компроміси все одно дадуть вам краплі в діапазоні 0,5 - 1,5 В.
Кілька камер на дальньому кінці можуть "зіпсувати свій день".

Ваша мережа повинна бути або "тупою", і мати можливість подавати максимум потужності на 5 В постійного струму, або інтелектуально і живити тільки живлення шляхом узгодження. При 10А це 5В х 10А = 50 Вт і, ймовірно, вдвічі більше, щоб дозволити падіння та сплавлення та .... 50 - 100 Вт достатньо, щоб розпалити вогонь з невеликою винахідливістю. Мерфі має велику винахідливість. Це не фатально вади, але потрібно дбати. Це менший струм і менша напруга, ніж забезпечують ланцюги змінного струму - тому, якщо ви будете так сильно дбати про мережу постійного струму, як мережу змінного струму, це може бути добре, відзначаючи необхідність перемикачів, здатних добре працювати з постійним струмом при номінальному струмі (постійний струм є істотно складніше, ніж змінного струму).

Варіант 2:

Розподіл на рівні 8VDC або вище (10-12VDC краще) (або ви можете використовувати змінного струму) дозволить звільнитись від проблем випадання напруги. Якщо ви використовуєте лінійні локальні регулятори, то ви втрачаєте ефективність із збільшенням напруги живлення. Якщо 8VDC "достатньо", ви втрачаєте (8-5) / 8 ~ = 40% вашої сили. І знову з більшою напругою. А ви додали складності та вартості та нестандартної системи.

Якщо ви використовуєте локальні перетворювачі комутатора, ефективність місцевих перетворювачів є відносно постійною із напругою живлення, а втрати електропроводки падають із збільшенням напруги через резистивні втрати, пропорційні квадрату струму. Але перетворювачі додають складності та вартості. POE (живлення через Ethernet) є однією з версій цього - і вартість одного перетворювача може бути істотною для нестандартного обладнання та порівняно з використанням комерційних поставок, що живляться від мережі.

Варіант 3:

Одинарна розетка живлення на локацію дозволяє вам керувати або місцевим 5 В блоком живлення, або мережевим штепселем змінного струму з колекцією підключень.
У партах, де я набираю це, у мене на полиці є жорсткі диски з 18-дюймовим напругою 18 В. Я розглядав питання використання джерела живлення 20А плюс 12В, індивідуальних проводів (std-розетка та кабель від жорсткого диска до системи підключення), але поки що перемогла потужність 18 х 12 В 1А плюс необхідні електромережі. Падіння напруги не є проблемою, я маю відмінні надмірності джерела живлення або шляхом надання, скажімо, 2 запасних 12В psus або за рахунок запозичення живлення з менш критичного живлення, якщо потрібно.

Мої потреби в 5В "USB" живлення задовольняються декількома ПК з роз'ємами USB, а також деякі HDD мають живлення 5В. І 5В «USB» psus дуже доступні, за ціною (особливо, коли використовувані зазвичай надійні), а роз'єм універсальний.

А мережі змінного струму (230 В 50 Гц в моєму випадку) доступні по всьому будинку, або в будь-якому будинку чи бізнесі, який я відвідую.

Для мене і, мабуть, для вас варіант 3 має найбільше значення.


які недоліки використання трансформатора 12 В (з стандартними захистами) проти використання спеціальної псу на кожному пристрої
Велімир Чачевський

2
@VelimirTchatchevsky 12В трансформатор - або, швидше за все, 12В постійного струму, майже такий же гарний, як і окремі джерела живлення, але потребує вилки постійного струму та підведення, що підходять для кожного пристрою (можливо, всі 2,5 мм розетки живлення). Існує дещо більший захист від відновлення відмов. Короткий заряд 12В 10А може бути захоплюючим, ніж короткий.
Рассел Макмахон

@VelimirTcchevchevsky Я відредагував свій варіант 2, щоб зробити його більш загальним - але мої висновки майже однакові. Я можу ще змінити свої багато 12В жорсткі диски на кілька великих 12В, але, мабуть, ні.
Рассел Макмахон

У мене домашня мережа 24 В постійного струму, яка працює чудово (використовуючи кабель 4 мм ^ 2 / AWG11 між поверхами). Прості (і дешеві) локальні перетворювачі постійного струму на 12 В і 5 В, де потрібно, чудово працюють. Блоки живлення постійного струму 24 В (наприклад, для DIN-рейки) доступні на eBay (наприклад, використаний Phoenix Contact від автоматики) та працюють як шарм 24/7.
Ned64

@ Ned64 Так. Якщо ви можете і хочете шукати відповідне обладнання, воно може працювати для вас. Для інтересу ви можете надати посилання на згадані вами перетворювачі. Порівняння цін з електромережею до 12В та 5В було б цікавим. У випадку моїх 20 або більше USB жорстких дисків, для яких потрібен 12 В приблизно 1А (в середньому набагато нижчий, мабуть,), було б цікаво подивитися, як порівняти витрати. Більшість споживчого обладнання постачається з відповідною мережею (яку важко перемогти за витратами :-)), але порівняння за роздрібними цінами було б цікавим. | Моя електрична мережа працює Добре про 8763/8765 рр. - YMMV.
Рассел Макмахон

38

Я успішно використовував електроенергію з електропередачею на різних пристроях, розгорнутих навколо мого будинку.

До переваг належать:

  • Можна використовувати будь-які наявні у вас кабелі Cat-5
  • Будь-яка електропроводка, яку ви вставили, може бути переобладнана пізніше, якщо не потрібно.
  • Позаставні адаптери для живлення та прийому живлення легко доступні (зазвичай продаються для систем відеоспостереження).
  • Ви можете використовувати для дротових мережних з'єднань, які, як правило, більш надійні, ніж Wi-Fi

Я використовую "пасивний" PoE (4 дроти для мережі, 4 дроти для постійного струму +/-) на 24 В, з місцевим 5В відступом на приймальному кінці. Інжектор PoE працює на моєму ДБЖ, тому гаджети залишаються живленнями від відключення живлення.


2
Я вважаю цю відповідь набагато кориснішою, ніж інша. ОП не конкретно стосується того, якими пристроями "IoT" він користується, але багато таких пристроїв готові до PoE. Тож PoE - ідеальне рішення для них. Для інших пристроїв, якщо їм потрібна потужність 5 В, не має значення для того, яка конструкція подачі електроенергії використовується, оскільки в будь-якому випадку ви хочете використовувати напругу вище 5 В, і тому потрібно буде зменшити напругу на пристрій все одно. Знову ж, можливо, це зробить і з існуючим обладнанням, сумісним з PoE, замість того, щоб намагатися реалізувати себе
Пітер Дуніхо,

1
@PeterDuniho Я написав "іншу відповідь". Жодне рішення не підійде всім. PoE по суті є версією одного з моїх 3 варіантів, і це досить добре, якщо вартість не є великим об'єктом. Перетворення результатів на різні вимоги дистанційно або adss вартість додаткового обладнання, або PoE з такою можливістю - наприклад, USB-зарядний пристрій, 12В для зовнішнього дисковода (яких у мене багато), +/- постійний струм або змінного струму для деяких комунальних передач, ... . || ОП спеціально запитувала про навантаження 5В. Моя відповідь і ця відповідь поглибили більш загальні навантаження. PoE має перевагу резервного резервного копіювання мережі - але тоді потрібен ДБЖ.
Рассел Макмахон

3
Це відповідь - я керував усіма різними речами з POE, як уроджених телефонів, камер, точок доступу, так і використовуючи спліттер на кінці пристрою. Щось на зразок adafruit.com/product/3785 відмінно підходить для малинового Pi-POE, і вони мають варіанти, що виводять 5 В або 12 В. Крім того, у вас є надійні дротові мережі, не бездротові, і одна центральна точка, щоб поставити ДБЖ, щоб захистити їх від відключення електроенергії.
Criggie

5
+1 Це було вирішенням проблеми, з якою вирішувалась галузь, і вони мали багато грошей на всю угоду. Телекомунікації використовували 48 вольт для живлення старих телефонів POTS, а PoE використовує той же тип напруги з тих же причин. Торгуйте між безпекою / ізоляцією та кабелем.
KalleMP

1
@IsmaelMiguel Можливо, ви самі повинні впоратися зі зменшенням напруги до 5 В на пристрої IoT ... вам уже потрібно обробляти захист ланцюга на пристрої, щоб уникнути перенапруги або якийсь несправний перетворювач у мережі не вимкне їх усіх. Це зробить вас дещо простішими, мережевими.
SnakeDoc

9

Падіння напруги є вбивцею

Проблема полягає в тому, що падіння напруги є надзвичайно гострим при дуже низьких напругах, тому що струми за своєю суттю вищі, а падіння напруги - функція струмів (E = IR). Це квадратна функція проти напруги. Це означає, що розподілення 5 В замість 12 В гірше на 5,76. Як короткий приклад, для бігу на 100 '(30 м) з падінням напруги на 3,6%:

На 5 вольт при 12 амперах (60 Вт) потрібно 212 ккм (4/0 AWG)
12 вольт при 5 амперах (60 Вт) потрібно 26 ксм

Не "бомбить вах"; фактично зробити розрахунок падіння напруги

Один раз я дивився на сонячний проект. 15 A @ 12-19 V, 14 AWG провід буде добре. За винятком того, що він їхав 200 '(60 м). Тож він дав йому накладку на розмір дроту та додатковий або добрий захід, до 10 дротів AWG. Звичайно, система була повна несправність і не заряджала акумулятори, як розраховано. Він не міг зрозуміти. "Бат ах бомбив ва!"

† Переклад: "Але я наткнувся (збільшив розмір) дроту"

І ти теж махнув рукою. Ти дав йому бездоганний удар до №10 і пішов "Досить!" Ви фактично повинні зайти в калькулятор падіння напруги і перевірити . Це повинно базуватися на фактичному струмі, навантаженому навантаженнями на дроти, а не на вимикачі або номінальній потужності. Оцінка довгої гілки за 20 А, коли їй потрібно лише перевезти 2 А - це марно.

Я робив підрахунки, коли виявилося, що мені не потрібно.

Дотримуйтесь Кодексу ... Але це не дуже погано

Вам все одно потрібно слідувати Електричним кодам для встановлення, що є частиною будівлі. На щастя, електричні коди дуже спокійні для установок низької напруги та ще більше послаблені для установок <55 Вт.

Сусідський сайт diy.stackexchange.com - це хороший для питань щодо Кодексу.

12 В настільки краще, що вам слід це зробити.

Як ви бачили з вищезгаданого розрахунку падіння напруги 12/5, 12 В краще працює на світі. Він все ще має міри щодо зниження напруги; але вони значно скорочуються. Тим часом, він дуже універсальний, і система навіть може бути розширена, щоб бути цілою домашньою системою резервного копіювання.

  • Світлодіодне освітлення 12 В має велику різноманітність і є більш тьмяним та зламаним, ніж електромережі
  • Більшість інтернет-роутерів і модемів можуть працювати на ньому
  • Деякі телевізори можуть працювати на ньому
  • Акумулятори легко доступні для них дешево або в ряді аптечних засобів
  • Більшість контролерів сонячної зарядки можуть постачати його
  • а це означає, що при відключенні електроживлення у вас є світло і Netflix
  • Деякі розумні дзвіниці можуть навіть бігати по ньому.
  • Що з газовою піччю, що є тільки в ампірі, газовий водонагрівач та піч можуть зробити будинок ідеально придатним для життя з відключеною або відсутньою сіткою.

Більше того, отримати від 12 В до 5 В насправді насправді не проблема. Це, можливо, найпоширеніший перетворювач потужності в будь-якому місці!


13
Чи можу я запропонувати змінити "Бат ах напав на вах" на те, що ви насправді мали на увазі? Я не пощастив його, ні локалізованого жаргону, ні регіональної фонетики для "чогось удару по дроту (до наступного розміру)", що означає "округлення до наступного, а потім ще один наступний крок"
Кріггі

Компроміс 12 В є хорошим, оскільки існує стільки обладнання для підтримки, яке є у вільному доступі, а безпека - це не проблема.
KalleMP

Виправлено, що @Criggie (в огляді * 8 ')
Марк Бут

1
Будь ласка, надайте посилання на оригінальне джерело зображень у своїй відповіді. Ми повинні бути впевнені, що ми надаємо належну заслугу творцю цих фотографій. З іншого боку, зображення насправді нічого не додають до відповіді, тому, якщо ви хочете уникнути "реклами", ви можете просто видалити їх.
Елліот Олдерсон

2
@Criggie Я це схвалив сам, молодець Марк Бут ...
Harper - Відновіть Моніку

0

Це залежить від відстані, як згадували інші. Ми фактично керували мережею RS485 з головним харчуванням рабів на відстані 20 футів у зірковій конфігурації.

Ми могли легко працювати з 5V 3A на майстрі, оскільки раби потребували лише 3,3 В, що управлялося за допомогою простого регулятора напруги.

І ми використовували дешеві кручені електричні дроти, щоб зменшити витрати на реалізацію на декількох сайтах.

Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.