5 V家庭网络

我正计划在自己的房屋中添加多个IoT设备，并且正在寻找一种优雅的解决方案来为所有这些设备供电。它们都需要5 V，其中一小部分（相机）将吸收2安培的电流，而其中大多数将消耗500 mA以下的电流。

我正在考虑通过房屋使用一条单独的5 V线路，并使用10 AWG电缆（以减少电压降）和每层上120 V-5 V，20安培的变压器。我将添加某种连接器，每个连接器只有几英尺，以便将来能够轻松连接到线路。

所有这些的主要目的是使我的电源插座畅通，节省我需要的所有单个变压器，并允许我将来扩展IoT网络，而无需使用任何额外的插座/不必要的悬挂电缆。那是一个可行的解决方案，还是有更有效的方法来实现我的目标？

我正在考虑使用120 V-12 V变压器是否更好，以补偿任何电压降并在每个设备上添加降压转换器/线性稳压器，但我想节省额外的硬件（如果可行）。

1. 5VDC网络可能是“一个坏主意”。
2. 具有局部调节器的较高电压网络应该会稍好一些，但会增加电子复杂性。
3. 具有短距离分配系统的本地5V psu总体上会更好。

12号电缆的电阻为每1000英尺或每500“环路英尺”约1.6欧姆。
因此，对于500回路脚，您会得到每安培1.6V的压降，或者说每安培回路脚每安培3 mV。

选项1：

例如，在10 A时100英尺的5V运行电压将下降3 mV x 100 x 10 = 3V。
在5V电压下，显然太高了。
您可能会认为最大5A是可以的-如果平均分配，则平均电流是最大电流的一半，最大长度为50英尺是可以接受的。
但是，做出折衷方案仍会使您在0.5-1.5 V范围内下降。
远端的一些摄像机可能会“破坏您的一天”。

您的网络必须是“哑”的，并且能够在5 VDC时提供最大功率，或者是智能的，并且只能通过协商来供电。在10A时，5V x 10A = 50 W，可能加倍，以允许跌落，熔断和...。50-100W足以引发一点点智慧。墨菲有很多独创性。它不是致命的缺陷，但需要小心。这比市电交流电路所提供的电流和电压要低-因此，如果您像使用交流市电那样对直流网络给予尽可能多的照顾，那可能就可以了-注意需要能够在额定电流下很好地处理直流电的开关比AC困难得多）。

选项2：

以8VDC或更高的电压（更好的是10-12VDC）（或您可以使用AC）进行分配将使您免受电压降的困扰。如果使用线性本地稳压器，则会随着馈电电压的增加而降低效率。如果8VDC“足够”，您将损失（8-5）/ 8〜= 40％的电源。再加上更多的电压。而且您增加了复杂性和成本，并且使用了非标准系统。

如果使用开关模式本地转换器，效率与馈电电压相对恒定，并且由于电阻损耗与电流的平方成正比，接线损耗会随着电压的升高而下降。但是转换器增加了复杂性和成本。POE（以太网供电）是其一种版本-与使用市电供电的商用电源相比，对于现成的设备，每个转换器的成本很可能很高。

选项3：

每个位置有一个电源插座，使您可以操作本地5v PSU或带有一组插头的市电交流插头。
在我键入此内容的桌子上，我在架子上有18 x 12V供电的USB硬盘驱动器。我考虑过使用20A加12V的电源，自定义引线（从HDD到连接系统的标准插座和电缆），但到目前为止，18 x 12V 1A电源和必要的电源插板已经获得了成功。电压降不是问题，我可以提供2个备用12V psus电源，或者在需要时从不太重要的电源借用电源，从而具有出色的电源冗余性。

我的5V“ USB”电源需求可以通过几台带有USB插座的PC来满足，另外一些HDD带有5V输出电源。5V“ USB”对讲机非常实用，价格合理（尤其是二手的通常可靠），并且连接器通用。

整个房屋或我访问的任何家庭或企业都可以使用交流电源（在我的情况下为230 V 50 Hz）。

对于我，也许对您来说，选项3最有意义。

我已经在房屋周围部署的各种设备中成功使用了以太网供电功能。

优势包括：

• 可以使用您可能拥有的任何现有的Cat-5布线
• 您放入的所有接线都可以在以后不需要时重新使用。
• 用于供电和接收电源的现成适配器很容易获得（通常用于CCTV系统）。
• 您可以使用有线网络连接，该网络通常比Wi-Fi更可靠

我使用的是24V的“被动” PoE（网络的4线，DC +/-的4线），接收端的本地5V降压。PoE“注入器”在我的UPS上运行，因此小配件通过断电保持供电。

电压降是杀手

问题是，在非常低的电压下，电压降会非常尖锐，因为电流本来就更高，并且电压降是电流的函数（E = IR）。这是抗电压的平方函数。这意味着分配5 V而不是12 V的情况恶化了5.76倍。举一个简单的例子，对于100'（30 m）的运行，其压降为3.6％：

5伏@ 12安（60 W）需要212 kcmil（4/0 AWG）
12伏@ 5安（60 W）需要26 kcmil（6 AWG）

不要“吹嘘”；实际进行电压降计算

有一次我看了一个太阳能项目。15 A @ 12-19 V，14 AWG电线就可以了。除了他要去200'（60 m）。因此，他给了它一个电线尺寸的凸点，并另外加了一个或一个好的措施，清理了10 AWG的电线。当然，该系统是完全故障的，并且没有为计算出的电池充电。他听不懂。“巴特啊，哇！” ^†

^{†翻译：“但是我碰到了电线（增大了电线的尺寸）”}

而且你也挥舞着。您将它的功能颠倒到了第10位，然后说“应该够了！” 实际上，您必须进入电压降计算器并进行检查。这应该基于电线上负载的实际电流，而不是断路器或电源额定值。当只需要承载2 A电流时，将长支路的额定电流定为20 A是浪费的。

我已经完成了颠簸计算，结果证明我不需要颠簸。

符合代码...但是还算不错

您仍然需要遵守建筑物中电气安装的电气规范。幸运的是，对于低压安装，电气规范非常宽松，对于<55 W的安装，电气规范更加宽松。

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12 V要好得多，您应该这样做。

从上面的12/5压降计算中可以看到，12 V的工作效果更好。它仍然具有电压降的考虑。但是它们大大减少了。同时，它具有高度的通用性，甚至可以扩展为整个家庭备份系统。

• LED 12 V照明种类繁多，比市电照明更易调暗
• 大多数Internet路由器和调制解调器都可以在其上运行
• 一些电视可以在上面运行
• 廉价的电池或许多化学药品都可以买到电池
• 大多数太阳能充电控制器都可以提供
• 这意味着在停电时，您会有灯光和Netflix
• 一些智能门铃甚至可以在其上运行。
• 使用帝国之类的仅燃气炉，燃气热水器和火炉，可以使房屋完全适合居住，且网格不可用或不可用

而且，从12 V升至5 V 确实不是问题。它可能是世界上最常见的电源转换器！

正如其他人提到的，这取决于距离。实际上，我们以星型配置运行了一个RS485网络，其中一个主节点为相距20英尺的从节点供电。

我们可以很容易地在主机上以5v 3A的电压运行，因为从机仅需要3.3v电压，而该电压是通过简单的稳压器进行管理的。

而且，我们使用廉价的双绞线来降低多站点实施的成本。