Réseau domestique 5 V

Je prévois d'ajouter plusieurs appareils IoT dans ma maison et je recherche une solution élégante pour tous les alimenter. Ils auront tous besoin de 5 V, un petit nombre d'entre eux (caméras) consommerait jusqu'à 2 ampères, tandis que la plupart d'entre eux consomment moins de 500 mA.

Je pense à faire fonctionner une ligne 5 V séparée, à travers la maison, avec un câble 10 AWG (pour réduire la chute de tension) et un transformateur 120 V - 5 V, 20 ampères à chaque étage. J'ajouterais une sorte de connecteurs, chacun de quelques pieds, afin de pouvoir se connecter facilement à la ligne à l'avenir.

Le but principal de tout cela est de garder mes prises électriques libres, d'économiser tous les transformateurs simples dont j'ai besoin et de me permettre d'étendre mon réseau IoT à l'avenir, sans utiliser de prises supplémentaires / câbles suspendus inutiles. Est-ce une solution viable ou existe-t-il un moyen plus efficace d'atteindre mon objectif?

Je me demande s'il serait préférable d'utiliser un transformateur 120 V - 12 V, afin de compenser toute chute de tension et d'ajouter des convertisseurs abaisseurs / régulateurs linéaires sur chaque appareil, mais je voudrais économiser le matériel supplémentaire s'il est viable.

1. Un réseau 5VDC est susceptible d'être "une mauvaise idée".
2. Un réseau de tension un peu plus élevé avec des régulateurs locaux devrait être légèrement meilleur mais ajoute une complexité électronique.
3. Les PSU locaux de 5 V avec un système de distribution à courte portée sont susceptibles d'être globalement meilleurs.

Le câble de calibre 12 a une résistance de ~ = 1,6 Ohms par 1000 pieds ou par 500 "pieds en boucle".
Vous obtenez donc une chute de 1,6 V par ampère pour 500 pieds-boucle ou environ 3 mV par pied-boucle par ampère.

Option 1:

Une course de 5 V, disons 100 pieds à 10 A, fera chuter 3 mV x 100 x 10 = 3 V.
C'est évidemment trop à 5V.
Vous POUVEZ deciede que 5A max est OK - ou que le courant moyen est la moitié du maximum s'il est réparti uniformément, et une longueur maximale de 50 pieds peut être acceptable.
Mais, faire des compromis vous donnera toujours des baisses dans la plage 0,5 - 1,5 V.
Quelques caméras au fond risquent de «gâcher votre journée».

Votre réseau doit être soit "stupide" et capable de fournir une puissance maximale à 5 VCC, soit intelligent et de ne fournir de l'énergie que par négociation. À 10 A, c'est 5 V x 10 A = 50 W et probablement le double pour permettre la chute et la fusion et .... 50 - 100W suffisent pour allumer un feu avec un peu d'ingéniosité. Murphy a beaucoup d'ingéniosité. Ce n'est pas fatalement défectueux, mais des soins sont nécessaires. Il s'agit d'un courant et d'une tension inférieurs à ceux fournis par les circuits CA du secteur - donc si vous prenez autant de soin avec votre réseau CC que votre réseau CA, cela peut être OK - notant la nécessité de commutateurs capables de bien gérer le CC au courant nominal (le CC étant beaucoup plus difficile que AC).

Option 2:

Une distribution à disons 8VDC ou plus (10-12VDC mieux) (ou vous pouvez utiliser AC) permettra de s'affranchir des problèmes de chute de tension. Si vous utilisez des régulateurs locaux linéaires, vous perdez en efficacité avec l'augmentation de la tension d'alimentation. Si 8VDC est "juste assez", vous perdez (8-5) / 8 ~ = 40% de votre puissance. Et encore plus avec plus de tension. Et vous avez ajouté de la complexité et des coûts et un système non standard.

Si vous utilisez des convertisseurs locaux à découpage, l'efficacité est relativement constante avec la tension d'alimentation et les pertes de câblage diminuent à mesure que la tension augmente en raison de pertes résistives proportionnelles au courant au carré. Mais les convertisseurs ajoutent de la complexité et du coût. Le POE (Power over Ethernet) en est une version - et le coût par convertisseur est susceptible d'être substantiel pour les équipements standard, et par rapport à l'utilisation d'alimentations commerciales alimentées sur secteur.

Option 3:

Une seule prise d'alimentation par emplacement vous permet de faire fonctionner soit une alimentation locale 5 V OU un tableau de connexion secteur avec une collection de fiches.
Au bureau où je tape ceci, j'ai 18 disques durs USB alimentés en 12V sur une étagère. J'ai envisagé l'utilisation d'une alimentation 20A plus 12V, de câbles personnalisés (prise standard et câble du disque dur vers un système de connexion) mais, jusqu'à présent, les blocs d'alimentation 18 x 12V 1A et les fiches secteur requises ont gagné. La chute de tension n'est pas un problème, j'ai une excellente redondance d'alimentation soit en fournissant disons 2 psus de rechange 12V soit en empruntant une alimentation à une alimentation moins critique si besoin.

Mes besoins en alimentation 5V "USB" sont satisfaits par les différents PC équipés de prises USB, et certains disques durs ont des sorties 5V. Et les psus 5V "USB" sont très très disponibles, bon marché (surtout que ceux usagés sont généralement fiables) et le connecteur est universel.

Et le secteur AC (230 V 50 Hz dans mon cas) est disponible dans toute la maison, ou dans n'importe quelle maison ou entreprise que je visite.

Pour moi, et probablement pour vous, l'option 3 est la plus logique.

J'ai utilisé l'alimentation sur Ethernet avec succès dans divers appareils déployés autour de ma maison.

Les avantages comprennent:

• Peut utiliser n'importe quel câblage Cat-5 existant que vous pourriez avoir
• Tout câblage que vous mettez peut être réutilisé plus tard s'il n'est pas nécessaire.
• Des adaptateurs standard pour fournir et recevoir de l'énergie sont facilement disponibles (généralement vendus pour les systèmes de vidéosurveillance).
• Vous pouvez utiliser pour les connexions réseau filaires, qui sont généralement plus fiables que le Wi-Fi

J'utilise PoE "passif" (4 fils pour le réseau, 4 fils pour DC +/-) à 24V, avec abaissement local de 5V à la réception. L '«injecteur» PoE fonctionne sur mon onduleur, de sorte que les gadgets restent alimentés par une coupure de courant.

La chute de tension est le tueur

Le problème est que la chute de tension est extrêmement aiguë à très basse tension, car les courants sont intrinsèquement plus élevés et la chute de tension est fonction des courants (E = IR). C'est une fonction carrée contre la tension. Cela signifie que la distribution de 5 V au lieu de 12 V est pire d'un facteur de 5,76. À titre d'exemple rapide, pour un parcours de 100 pi (30 m) avec une chute de tension de 3,6%:

5 volts @ 12 ampères (60 W) nécessite 212 kcmil (4/0 AWG)
12 volts @ 5 ampères (60 W) nécessite 26 kcmil (6 AWG)

Ne "battez pas la wah"; faire le calcul de la chute de tension

Une fois, j'ai regardé un projet solaire. Un fil de 15 A @ 12-19 V, 14 AWG conviendrait parfaitement. Sauf qu'il allait à 200 '(60 m). Il lui a donc donné une bosse de taille de fil, et une autre ou une bonne mesure, dégagez jusqu'à 10 AWG de fil. Bien sûr, le système était un échec complet et n'a pas rechargé ses batteries comme calculé. Il ne pouvait pas comprendre. "Bat ah a frappé la wah!"^†

^{† Traduction: "Mais j'ai heurté (augmenté la taille de) le fil"}

Et vous l'avez également agité. Vous lui avez donné une bosse superficielle à # 10 et êtes allé "oughta suffira!" Vous devez en fait aller dans le calculateur de chute de tension et vérifier . Cela devrait être basé sur le courant réel tiré par les charges sur les fils, et non sur le disjoncteur ou la puissance nominale. Évaluer une longue branche pour 20 A lorsqu'elle n'a besoin que de transporter 2 A est un gaspillage.

J'ai fait des calculs de bosse où il s'est avéré que je n'avais pas besoin de la bosse.

Se conformer au code ... mais ce n'est pas trop mal

Vous devez toujours suivre les codes électriques pour l'installation qui fait partie du bâtiment. Heureusement, les codes électriques sont très détendus pour les installations basse tension, et encore plus détendus pour les installations <55 W.

Le site voisin diy.stackexchange.com est un bon site pour les questions de code.

12 V est tellement mieux que vous devriez le faire.

Comme vous l'avez vu dans le calcul de la chute de tension de 12/5 ci-dessus, le 12 V fonctionne mieux. Il a encore des considérations de chute de tension; mais ils sont considérablement réduits. Pendant ce temps, il est très polyvalent et le système peut même être étendu pour être un système de sauvegarde pour toute la maison.

• L'éclairage LED 12 V a une grande variété et est plus dimmable et piratable que l'éclairage principal
• La plupart des routeurs et modems Internet peuvent fonctionner dessus
• Certains téléviseurs peuvent fonctionner dessus
• Les batteries sont facilement disponibles à bas prix ou dans un certain nombre de chimies
• La plupart des contrôleurs de charge solaire peuvent l'alimenter
• ce qui signifie qu'en cas de panne de courant, vous avez des lumières et Netflix
• Certains sonnettes intelligentes peuvent même fonctionner dessus.
• Qu'avec une fournaise au gaz comme un Empire, un chauffe-eau à gaz et un poêle peut rendre une maison parfaitement habitable avec le réseau fermé ou absent

De plus, passer de 12 V à 5 V n'est vraiment pas un problème. C'est probablement le convertisseur de puissance le plus vendu partout!

Cela dépend de la distance comme d'autres l'ont mentionné. Nous avons en fait géré un réseau RS485 avec un maître alimentant les esclaves à 20 pieds de distance dans une configuration en étoile.

Nous pouvions facilement fonctionner avec un 5v 3A sur le maître, car les esclaves n'avaient besoin que de 3,3v qui était géré à l'aide d'un simple régulateur de tension.

Et nous avons utilisé des fils électriques torsadés bon marché pour réduire les coûts d'une implémentation multi-sites.