Czy jest coś specjalnego do rozważenia podczas prowadzenia „autobusu” 12 V w całym domu?

Niedawno zacząłem dużo grać z małymi programowalnymi komputerami / kontrolerami (takimi jak Raspberry Pi i Arduino) i planuję rozprowadzić kilka w całym domu jako różne czujniki. O ile majstrowałem przy nich, używałem transformatora ściennego z wtyczką USB, aby zapewnić im napięcie 5 V (jak ten, którego używam do ładowania telefonu komórkowego każdej nocy). Problem z robieniem tego w całym domu polega na tym, że nie mam wtyczki prądu zmiennego, gdziekolwiek będę potrzebować urządzenia.

Myślałem o uruchomieniu „magistrali” 12 V na całym poddaszu, co pozwoliłoby mi odłączyć zasilanie urządzeń, gdziekolwiek ich potrzebuję. W ten sposób potrzebowałbym tylko regulatora 5 V do sparowania z każdym z urządzeń. (Jedynym powodem, dla którego chciałbym uruchomić 12 V, a nie prosty 5 V, jest to, że mam już duży 15-amperowy zasilacz 12 V, którego mógłbym użyć)

Czy jest coś wyjątkowego, co powinienem rozważyć przy tym rozwiązaniu? Czuję się znacznie bezpieczniej, jadąc na poddaszu o napięciu 12 V, niż prowadząc własne linie zasilania. Na pierwszy rzut oka wydaje się to oczywiste, ale mogę coś przeoczyć.

Przychodzi mi na myśl kilka rzeczy:

1. Musisz chronić autobus przed przetężeniem. Nawet jeśli twój zasilacz ma swoje wbudowane zabezpieczenie, użyłbym dodatkowego bezpiecznika (lub przerywacza obwodu) na wyjściu zasilacza. W ten sposób możesz mieć pewność, że maksymalny prąd nie ucieknie od ciebie. To prowadzi do:

2. Musisz użyć grubego drutu. W USA obwody 15A są okablowane co najmniej # 14AWG. Jeśli chcesz użyć cieńszego drutu, musisz odpowiednio połączyć każdą nogę.

3. Jeśli używasz drutu # 14AWG (lub lokalnego odpowiednika), nie używaj typowego kabla używanego do domowego prądu zmiennego! Mimo że zadziałałoby to technicznie, spowodowałoby duże zamieszanie i niejasności. Nie chcesz, aby ktokolwiek spodziewał się 12VDC i otrzymywał napięcie sieciowe (teraz lub w przyszłości).

4. Przy 12 V bieżący pobór można szybko zsumować. Pamiętaj o tym podczas dodawania urządzeń. W przyszłości możesz chcieć zamienić zasilacz 24VDC. Jest to powszechny standard przemysłowy, daje dwukrotnie większą moc na tych samych przewodach i nadal należy do kategorii „niskiego napięcia”.

Dodanie do punktu # 4: Jeśli wybierzesz lokalne konwertery 5 V, które akceptują zakres napięć wejściowych (w tym oczywiście 12 V i 24 V), wówczas nie będziesz musiał nic zmieniać, jeśli zwiększysz napięcie zasilania.

Na pierwszy rzut oka powinno być OK, ale używamy 120/230 V, ponieważ prąd jest o wiele niższy. Przy 12 V prądy będą 10 lub 20 razy wyższe, a rozmiar kabla będzie odpowiednio większy, aby uniknąć wysokich spadków napięcia.

Twój zasilacz 15 A, 12 V jest w stanie dostarczyć 15 x 12 = 180 W przy częściowym zwarciu. Jest to oczywiste zagrożenie pożarowe, więc dobra praktyka okablowania jest minimalnym wymogiem i być może użycie topologii gwiazdy z ograniczeniem prądu na każdej nodze zapewni dodatkowe bezpieczeństwo.

Rzeczy do rozważenia.

1. Jak przekonwertujesz z 12V na 5V? Regulatory liniowe bardzo się rozgrzeją i zużyją dużo energii, jeśli zostaną poproszone o dostarczenie prądu niebędącego prądem. Będziesz więc chciał użyć jakiegoś konwertera przełączającego do urządzeń wymagających większej mocy (A pi jest o wiele bardziej energochłonna niż zwykły mikrokontroler).

2. Jaka musi być grubość przewodów, aby uniknąć niedopuszczalnego spadku napięcia (co marnuje energię, może również powodować problemy z uruchomieniem konwerterów w trybie przełączanym i może powodować różnice w potencjale uziemienia, gdy może być problem, jeśli masz nieizolowane połączenia komunikacyjne między urządzeniami ).

3. Co zrobisz z ochroną nadprądową? niższe napięcia oznaczają mniejsze ryzyko porażenia prądem, ale wysokie napięcie prądu niskiego napięcia może stanowić ryzyko pożaru.

Każdy kabel musi być zabezpieczony, aby uniknąć ryzyka pożaru.

Rozważ użycie 48v. Jest to najwyższe napięcie uważane przez większość organów za „bezpieczne” niskie napięcie. Zmniejsza to wymagania dotyczące przekroju kabla w porównaniu z napięciem 12 V. Jak można to znaleźć w szafach telefonicznych i biurkach pro-audio, przełączanie regulatorów, aby przejść z tego na inne napięcie, jest łatwo dostępne.

Nie prowadź 12 V w tym samym kanale, co inne linie (120, 240 lub linie telefoniczne). To niebezpieczne i nielegalne.