Есть ли что-то особенное, что следует учитывать при использовании 12-вольтового «автобуса» по всему моему дому?

Недавно я начал много играть с крошечными программируемыми компьютерами/контроллерами (такими как Raspberry Pi и Arduino), и я планирую разместить несколько по всему дому в качестве различных датчиков. До тех пор, пока я возился с ними, я использовал настенный трансформатор с USB-разъемом, чтобы обеспечить их 5 В (например, тот, который я использую для зарядки своего мобильного телефона каждую ночь). Проблема с тем, чтобы сделать это по всему моему дому, заключается в том, что у меня нет вилки переменного тока везде, где мне нужно устройство.

Я думал о том, чтобы запустить 12-вольтовую «шину» по всему моему чердаку, что позволило бы мне разветвлять питание для устройств там, где мне это нужно. Таким образом, мне просто понадобится регулятор 5 В для сопряжения с каждым из устройств. (Единственная причина, по которой я бы использовал 12 В, а не прямые 5 В, заключается в том, что у меня уже есть большой 15-амперный импульсный блок питания 12 В, который я мог бы использовать)

Есть ли что-то особенное, что я должен учитывать в этом решении? Я чувствую себя намного безопаснее, работая с 12 В на чердаке, чем с собственными линиями электропередач. На первый взгляд кажется ерундой, но я могу что-то упустить из виду.

Вы можете проконсультироваться с местным строительным инспектором. Они не часто видят такие вещи, и вы можете непреднамеренно нарушить строительные нормы и правила.
Это хорошее замечание, я так и сделаю. Тем не менее, кажется немного резким, что работа с слаботочным напряжением 12 В нарушает код. Но вы никогда не знаете! ¯_(ツ)_/¯ Спасибо!
Без шуток. Это приходит на ум только потому, что мы с женой недавно закончили кое-какое пространство, и строительные нормы и правила были на удивление обременительными. Хорошая идея, однако!
Теперь я понимаю, что у меня есть некоторые вещи, которые, как я ЗНАЮ, нарушают код. Лучше очистить это, прежде чем инспектор проверит вещи, которые МОГУТ нарушать код. :-о
Да, но проще извиниться, чем спросить разрешения.
Национальные электротехнические нормы и правила и местные/штатные электротехнические нормы и правила предъявляют требования к надлежащей проводке низкого напряжения . Вам не нужно быть лицензированным электриком, чтобы установить его, но вам нужно следовать коду.
@Passerby: Где вы смотрите местные коды? На самом деле я никогда их не читал и всегда считал их скучными и несколько недоступными для неспециалистов. Их относительно легко получить/понять?
Мне интересно, может ли этот вопрос лучше подойти для diy.se, поскольку опытные участники там, кажется, хорошо знакомы с нормативными кодексами, на которые ссылается @Passerby.
Если вы хотите ознакомиться с ними самостоятельно, вы можете найти документацию Национального электротехнического кодекса «NFPA 70» на веб-сайте nfpa. После регистрации вы можете читать (но не распечатывать или скачивать) бесплатно.
Различается. Google для your state electrical codeможет показывать онлайн-копии. В противном случае, местная библиотека, местный хозяйственный магазин, ратуша (в крайнем случае, вы же не хотите, чтобы местные инспекторы стали слишком любопытными). Нью-Джерси, например, изменяет NEC NFPA разных лет и имеет разные стандарты. Все они находятся в подразделе Единого строительного кодекса. И доступны в Интернете и т. д.
brhans, о котором уже спрашивали. diy.stackexchange.com/questions/24686/…
Вместо обеспечения питания 12 В вы можете захотеть обеспечить питание через Ethernet, чтобы вы могли получить сетевые возможности и питание по одному кабелю.
Я согласен с замечанием Эрика о PoE - решения для такого рода приложений уже существуют - помимо потери * большого количества энергии в кабелях из-за низкого напряжения, вы также запутаете людей, внедряя свой собственный стандарт. * (расчет для питания raspberry pi 0,6 А / 3 Вт на расстоянии 100 футов с проводом калибра 14 -> сопротивление 0,5 Ом (с учетом обратной ветви) * 0,6 А -> 0,3 Вт потерянной мощности для одного устройства)
@ user2813274: Спасибо. Я думаю, что PoE будет слишком дорогим для моего приложения (датчики по всему моему собственному дому), и я не думаю, что путаница является проблемой — я единственный, кто прикасается к нему, и если я когда-либо двигаюсь, я беру свои датчики. со мной! :-)
@Passerby 12V - это не низковольтная проводка, это сверхнизкое напряжение , но да, есть стандарты.
Не спрашивай, не рассказывай.
Я предполагаю, что настенные бородавки будут дешевле и проще, чем прокладка достаточно толстого кабеля для обеспечения шины 12 В. Если бы вы также использовали кабель для передачи сигнала (PoE), все могло бы быть по-другому.
«Я чувствую себя намного безопаснее, если бы у меня на чердаке было напряжение 12 В, чем если бы я использовал свои собственные линии электропередач». - Имейте в виду, что 12 В при 15 А вполне могут вызвать пожар при правильных условиях, поэтому не экономьте на безопасности кабеля / разъема, «потому что это всего лишь 12 В».

Ответы (5)

Несколько вещей приходят на ум:

  1. Вам нужно защитить шину от перегрузки по току. Даже если ваш блок питания имеет собственную встроенную защиту, я бы использовал дополнительный предохранитель (или автоматический выключатель) на выходе блока питания. Таким образом, вы можете быть уверены, что максимальный ток не уйдет от вас. Это ведет к:

  2. Вам понадобится толстая проволока. В США цепи на 15 А подключаются как минимум #14AWG. Если вы хотите использовать более тонкую проволоку, вам придется соответствующим образом сплавить каждую ножку.

  3. Если вы используете провод #14AWG (или его местный эквивалент), не используйте типичный кабель, используемый для бытового переменного тока! Хотя технически это сработало бы, это вызвало бы большую путаницу и двусмысленность. Вы не хотите, чтобы кто-то ожидал 12 В постоянного тока и получал сетевое напряжение (сейчас или в будущем).

  4. При напряжении 12 В потребление тока может быстро возрасти. Помните об этом при добавлении устройств. Возможно, в будущем вы захотите заменить блок питания на 24 В постоянного тока. Это общепринятый промышленный стандарт, который дает вдвое большую мощность по тем же проводам и при этом относится к категории «низковольтных».

Добавление к пункту № 4: если вы выберете местные преобразователи на 5 В, которые принимают диапазон входных напряжений (включая, конечно, 12 В и 24 В), вам не придется ничего менять, если вы увеличите напряжение питания.

Отличный момент о том, чтобы не использовать подобную проводку для моего переменного тока. У меня есть пакет Romex, который я НЕ планировал использовать, но только из-за его дороговизны. Тем не менее, избегание путаницы — еще одна важная (и лучшая!) причина.
Повлечет ли «подпрыгивание» просто трансформатор на конце моего источника питания? Или новый блок питания целиком?
Я имел в виду совершенно новый блок питания. Повышение постоянного тока не так тривиально, как переменного, поскольку простой трансформатор не работает с постоянным током. И преобразователь постоянного тока на 15 А будет дорогим :)
Я упомянул об этом только потому, что вы, возможно, захотите, чтобы ваши индивидуальные преобразователи напряжения могли работать от 24 В в дополнение к 12 В.
Хорошо спасибо! Я думаю, что пока останусь с 12 В, так как у меня есть только несколько очень слаботочных устройств для питания. Приятно осознавать, что 24 В станет хорошим шагом вперед в будущем!
У меня есть несколько из них, которые я планировал использовать: ti.com/product/LM7805C Похоже, они будут хорошо работать и с 24 В, а это означает, что мне даже не придется ничего менять на стороне устройства. :-D
Raspberry pi НЕ являются «устройствами с очень низким током».
@PeterGreen: основные устройства, которые я буду использовать, это @ ~ 80 мА: adafruit.com/images/product-files/2471/…
@loneboat У вас правильная идея, но я бы не стал использовать линейный регулятор, такой как LM7805. Линейные регуляторы в основном просто снижают напряжение, выделяя тепло. Если вы переходите с 12 В на 5 В и потребляете 1 А, то ваше устройство потребляет 5 Вт, но регулятор использует дополнительные 12 Вт! Он быстро сгорит. А на 24В еще хуже :) Поищите "импульсные регуляторы" или "DC-DC преобразователи".
@bitsmack: Круто, спасибо - поищу, что поменять!
Судя по вашему комментарию, 80 мА будут тратить около 1 Вт в линейном регуляторе. Вы могли бы выжить с радиатором, но на самом деле это не тот путь, которым вы хотите...
Что бы вы предложили использовать для кабеля, чтобы отличить его от AC120? Люди используют Romex не из-за внешнего вида, а потому, что он помогает гарантировать, что перегретые провода не загорятся.
@supercat В других ответах/комментариях упоминался код NEC. Для ОП было бы разумно выяснить, какое снижение номинальных характеристик необходимо для двух токонесущих проводников в одном кабеле. Я ожидаю, что # 12AWG будет более чем достаточно для 15 А, но это следует проверить. Если это так, я бы выбрал универсальный кабель 2C # 12AWG (или 3C # 12AWG, если OP хочет отдельное заземление) от Belden или Alpha и т. Д. Пока кабели правильно соединены предохранителями, это будет безопасно. Однако хороший момент. Я добавлю это к ответу позже сегодня.
3. Когда я устанавливал цепи 12 В постоянного тока и 230 В переменного тока в кемпер, я просто использовал разные цвета внешней оболочки. В доме, где вы обычно используете 2-жильный провод + кабель заземления для сети, использования 2-жильного гибкого кабеля для низковольтного оборудования и отказа от сетевых распределительных коробок должно быть достаточно (вы можете пометить распределительные коробки как хорошо). К счастью, поскольку другие, скорее всего, ожидают наличия сети, основной режим отказа из-за путаницы является наименее опасным.

На первый взгляд все должно быть в порядке, но причина, по которой мы используем 120/230 В, заключается в том, что ток намного ниже. При 12 В ваши токи будут в 10 или 20 раз выше, и размер кабеля будет соответственно больше, чтобы избежать больших падений напряжения.

Ваш блок питания 15 А, 12 В способен обеспечить 15 x 12 = 180 Вт при частичном коротком замыкании. Это очевидная опасность возгорания, поэтому хорошая практика проводки является минимальным требованием, и, возможно, использование звездообразной топологии с ограничением тока на каждом плече обеспечит некоторую дополнительную безопасность.

Не могли бы вы уточнить, что вы подразумеваете под «при 12 В ваши токи будут в 10 или 20 раз выше»? У меня есть большой кабель, который я собираюсь использовать (одножильный, я думаю, калибра 10 или 8).
И под ограничением тока вы имеете в виду установку предохранителя на каждой ноге?
Да, есть причина, по которой Тесла выбрал переменный ток вместо постоянного.
@TimSpriggs Это высокое напряжение (240/110 В) по сравнению с низким напряжением (12 В), ничего общего с переменным и постоянным током.
Моя ошибка. Ужасно жаль, старина.
(1) Для заданной мощности P соотношение между током I и напряжением V определяется выражением п знак равно В я поэтому, если мы уменьшим наше распределительное напряжение до 12 120 знак равно 1 10 напряжение ток должен увеличиться в 10 раз. (2) Защита может быть с помощью предохранителя, миниатюрного автоматического выключателя или какой-либо электронной защиты. У меня нет хорошего предложения для домашней установки (где стоимость будет проблемой), хотя они распространены в промышленных сетях 24 В постоянного тока.
Напряжение переменного тока @FakeMoustache преобразовать намного проще, и возможность тривиально преобразовывать 120 В до напряжения передачи была важным экономическим фактором.
@chrylis: FakeMoustache хорошо осведомлен о преимуществах переменного тока для передачи энергии. Он просто указывает, что этот вопрос касается напряжения распределения, а не переменного и постоянного тока. Тим признал это в следующем комментарии.
"При 12 В ваши токи будут в 10 или 20 раз выше" - да, в 10 или 20 раз выше почти ничтожной величины. Я сомневаюсь, что запуск Arduinos и Raspberry Pi создаст большую проблему.
Да, но учтите, что для того же падения напряжения вам понадобится провод в 10-20 раз толще (не в 10-20 раз толще, а в 10-20 раз больше проводящая площадь). А также учтите, что при 110 В падение на 1 В составляет менее 1%, а на 12 В то же самое падение на 1 В составляет 8% от напряжения!
@FakeMoustache: По крайней мере, в Великобритании 240 В — это «низкое напряжение» (технический термин в области распределения электроэнергии). «высокое напряжение» - это вещи в диапазоне кВ. 12 В - это SELV («специальное сверхнизкое напряжение»).
@MartinBonner И, как разработчик микросхем, работающий с транзисторами, которые едва выдерживают 2 вольта, 12 вольт - это высокое напряжение! Мое мнение: все относительно.
Спасибо за все комментарии, парни. 12 В есть 12 В. По крайней мере, мы все согласны с тем, что такое вольт. Я думаю, мы должны прекратить спор. Что подумают соседи?
@immibis 1+ лет спустя :-) -> При 12 В, 15 А падение на 10% (1,2 В) требует сопротивления контура R = V / I = 1,2/15 = 80 мОм = раздражающе мало. Это петля длиной около 60 погонных футов (т. е. 2 провода длиной 60 футов) калибра 8 или 40 футов калибра 10. Поскольку потребляемый ток, вероятно, будет << 15 А и будет уменьшаться с расстоянием, процессоры и типичные периферийные устройства будут в порядке (как вы говорите). Если он хочет/хотел более тяжелые нагрузки, то могут быть проблемы. [[Эй смотри! - Я могу переключить эти две 75-ваттные 12-вольтовые точки с помощью Arduino и ... упс]].

Что следует учитывать.

  1. Как вы будете конвертировать с 12В на 5В? Линейные регуляторы будут сильно нагреваться и потреблять много энергии, если от них потребуется подавать нетривиальный ток. Таким образом, вы захотите использовать какой-то импульсный преобразователь для более энергоемких устройств (пи НАМНОГО более энергоемкий, чем простой микроконтроллер).

  2. Какой толщины должны быть провода, чтобы избежать неприемлемого падения напряжения (которое приводит к потере энергии, может также вызвать проблемы при запуске преобразователей с переключаемым режимом и может вызвать разность потенциалов земли, когда может быть проблемой, если у вас есть какие-либо неизолированные каналы связи между устройствами). ).

  3. Что вы будете делать с защитой от перегрузки по току? более низкие напряжения означают меньший риск поражения электрическим током, но низковольтные сильноточные источники питания могут быть опасны для пожара.

Рассматривал возможность использования чего-то подобного для регулирования: ti.com/product/LM7805C
Это линейный регулятор. Попробуйте использовать его для питания сильноточного устройства, такого как Pi, и вы получите много тепла, от которого нужно избавиться.
Кто-то выше отослал меня к переключающим регуляторам, чтобы облегчить это. Я изучу их, прежде чем что-то реализовать. Спасибо за ваши комментарии!
импульсные стабилизаторы с разумной эффективностью стоят около 1 доллара за сборку печатной платы регулятора 2A на [любом онлайн-рынке].
Бит падения напряжения важен. Если вы получите падение на 5 В на дальнем конце линии 120 В, никого это не волнует. Но падение напряжения питания 12 В на 5 В является значительным.
Да, чтобы добиться одинакового падения напряжения в процентах при заданном уровне мощности в системе 12 В и системе 120 В, обеспечивающей одинаковое количество энергии, кабели в системе 12 В должны быть в сто раз больше.

Любой кабель должен быть защищен предохранителем во избежание возгорания.

Рассмотрите возможность использования 48v. Это самое высокое напряжение, которое большинство властей считает «безопасным» низким напряжением. Это снижает требования к поперечному сечению кабеля по сравнению с 12 В. Поскольку это можно найти в шкафах телефонных станций и профессиональных аудиостолах, переключающие стабилизаторы для перехода от этого к любому другому напряжению легко доступны.

+1 Это также стандарт для PoE (Power over Ethernet), но ограничения довольно низкие. Одна вещь, которую определенно должен сделать OP, - это разделить проводку сети и низковольтную проводку. Не в том же кабелепроводе и не в тех же распределительных коробках.
любой кабель, способный выдержать ток, превышающий ток короткого замыкания источника питания, не требует предохранителей. Дешёвые понижающие преобразователи на e-bay имеют максимальное напряжение 35 В, поэтому более низкое напряжение может быть предпочтительнее. Лично я бы использовал 24 В, если бы использовал все новые детали.

Не прокладывайте 12 В в том же кабелепроводе, что и любые другие линии (120, 240 или телефонные линии). Это опасно и незаконно.

Есть ли что-то особенное, что следует учитывать при использовании 12-вольтового «автобуса» по всему моему дому?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v