5 Vホームネットワーク

私は家に複数のIoTデバイスを追加することを計画しており、それらすべてを強化するエレガントなソリューションを探しています。それらはすべて5 Vを必要とし、少数（カメラ）は最大2アンペアを消費しますが、それらのほとんどは500 mA未満しか消費しません。

私は、各階に10 AWGケーブル（電圧降下を減らすため）と120 V-5 V、20アンペアの変圧器を備えた、家の中を別の5 Vラインで走らせることを考えています。将来、ラインに簡単に接続できるように、数フィートのコネクタを追加します。

すべての主な目的は、コンセントを無料に保ち、必要な単一の変圧器をすべて節約し、余分なコンセント/不要な吊りケーブルを使用せずに将来IoTネットワークを拡張できるようにすることです。それは実行可能なソリューションですか、それとも私の目標を達成するためのより効率的な方法がありますか？

電圧降下を補償し、各デバイスに降圧コンバーター/リニアレギュレーターを追加するために、120 V-12 Vの変圧器を使用する方が良いかどうかを検討していますが、実行可能な場合は余分なハードウェアを節約したいと思います。

1. 5VDCネットワークは「悪い考え」になりがちです。
2. ローカルレギュレータを使用したやや高い電圧のネットワークはわずかに優れているはずですが、電子的な複雑さが加わります。
3. 短距離配電システムを備えたローカル5V電源は、全体的に優れている傾向があります。

12ゲージケーブルの抵抗は、1000フィートあたりまたは500「ループフィート」あたり〜= 1.6オームです。
そのため、500ループフィートでアンプあたり1.6Vのドロップ、またはアンプあたりループフィートあたり約3 mVの電圧降下があります。

オプション1：

たとえば、10 Aで100フィートの5Vを実行すると、3 mV x 100 x 10 = 3V低下します。
5Vでは明らかに多すぎる。
5Aの最大値は問題ないと判断する場合があります。または、平均電流は、集中的に分布している場合は最大値の半分であり、最大長は50フィートで十分です。
ただし、妥協すると、0.5〜1.5 Vの範囲で低下します。
遠端のいくつかのカメラは「あなたの一日を台無しにする」傾向があります。

ネットワークは「ダム」であり、5 VDCで最大電力を供給できるか、ネゴシエーションによってのみ電力を供給するインテリジェントである必要があります。10Aでは5V x 10A = 50 Wであり、おそらくそれを2倍にして、ドロップとヒュージングを可能にします。わずかな工夫で火を起こすには50〜100Wで十分です。マーフィーには多くの工夫があります。致命的な欠陥ではありませんが、注意が必要です。これは、主AC回路が提供するよりも低い電流と低い電圧です-したがって、AC主電源と同じようにDCネットワークに注意を払うことは大丈夫かもしれません-定格電流でDCをうまく処理できるスイッチの必要性に注意してください（DCはACよりもかなり難しい）。

オプション2：

たとえば8VDC以上（10〜12VDCが良い）（またはACを使用できます）で配電すると、電圧ドロップアウトの問題がなくなります。線形ローカルレギュレータを使用する場合、供給電圧を上げると効率が低下します。8VDCが「ちょうど十分」であれば、（8-5）/ 8〜= 40％の電力を失っています。そして、より多くの電圧で再び。そして、複雑さとコスト、非標準システムが追加されました。

スイッチモードローカルコンバータを使用する場合、効率は給電電圧に対して比較的一定であり、抵抗損失が電流の2乗に比例するため、電圧が増加すると配線損失が低下します。しかし、コンバーターは複雑さとコストを追加します。POE（Power over Ethernet）はこれの1つのバージョンです。また、商用電源を使用する場合と比較して、市販の機器ではコンバーターあたりのコストが高くなる傾向があります。

オプション3：

場所ごとに1つの電源ソケットを使用すると、ローカル5v PSUまたはプラグパックのコレクションを備えたメインACプラグボードを操作できます。
これを入力しているデスクでは、棚に18 x 12V電源のUSBハードドライブがあります。20Aプラス12Vの電源、カスタムリード（HDDから接続システムへの標準ソケットとケーブル）の使用を検討しましたが、これまでのところ、18 x 12V 1Aパワーパックと必要な電源プラグボードが勝ちました。電圧降下は問題になりません。たとえば、予備の12V電源を2つ用意するか、必要に応じて重要度の低い電源から電源を借りることで、電源の冗長性に優れています。

私の5V「USB」電源のニーズは、USBソケットを備えた複数のPCによって満たされ、さらに一部のHDDは5V出力に電力を供給しています。また、5V「USB」電源は非常に入手しやすく、手頃な価格で（特に使用済みのものは通常信頼性が高いため）、コネクタは汎用です。

そして、主電源AC（私の場合は230 V 50 Hz）は、家全体、または私が訪れる家やビジネスで利用できます。

私にとって、そしておそらくあなたにとっては、オプション3が最も理にかなっています。

私は家の周りに配備されたさまざまなデバイスでPower-over-Ethernetを正常に使用しました。

利点は次のとおりです。

• 既存のCat-5配線を使用できます
• 配線は、必要がなければ後で再利用できます。
• 電力を供給および受信するための既製のアダプターは容易に入手できます（通常、CCTVシステム用に販売されています）。
• 一般的にWi-Fiよりも信頼性の高い有線ネットワーク接続に使用できます

「パッシブ」PoE（ネットワークに4線、DC +/-に4線）を24Vで使用し、受信側でローカル5V降圧します。PoEの「インジェクター」はUPSから実行されるため、ガジェットは電源が切れても電力が供給され続けます。

電圧降下がキラー

問題は、電流が本質的に高く、電圧降下が電流の関数であるため（E = IR）、非常に低い電圧では電圧降下が非常に激しいことです。電圧に対する二乗関数です。つまり、12 Vの代わりに5 Vを分配すると、5.76倍悪化します。簡単な例として、3.6％の電圧降下で100フィート（30 m）走行した場合：

5ボルト@ 12アンペア（60 W）には212 kcmil（4/0 AWG）が必要
12ボルト@ 5アンペア（60 W）には26 kcmil（6 AWG）が必要

「ワウを弾く」な。実際に電圧降下の計算を行います

あるとき、私はソーラープロジェクトを見ました。15 A @ 12-19 V、14 AWGワイヤで十分です。彼が200フィート（60メートル）行くことを除いて。そこで彼は、ワイヤサイズのバンプと、余分な1つまたは適切な測定値を与え、最大10 AWGワイヤをクリアしました。もちろん、システムは完全に故障しており、計算どおりバッテリーを充電しませんでした。彼は理解できませんでした。「バットはワウを盛り上げた！」^†

^{†翻訳：「しかし、私はワイヤーをぶつけた（サイズを大きくした）」}

そして、あなたもそれをアームウェーブしました。あなたはそれに＃10へのおかしなバンプを与えて、「十分だろう！」行きました。 実際に電圧降下計算機に行って確認する必要がありますます。これは、ブレーカや電源定格ではなく、ワイヤの負荷によって引き出される実際の電流に基づいている必要があります。2 Aだけを運ぶ必要があるときに20 Aの長いブランチを評価するのは無駄です。

私はバンプの計算を行いましたが、バンプは必要ないことがわかりました。

コードへの準拠...しかし、それほど悪くない

建物の一部である設置については、電気工事規定に従う必要があります。幸いなことに、電気コードは低電圧の設置では非常に緩和され、55 W未満の設置ではさらに緩和されます。

近隣サイトdiy.stackexchange.comは、コードに関する質問に適しています。

12 Vは非常に優れているため、実行する必要があります。

上記の12/5の電圧降下の計算からわかるように、12 Vは世界により良く機能します。まだ電圧降下の考慮事項があります。しかし、それらは大幅に削減されます。一方で、非常に用途が広く、システムを拡張してホーム全体のバックアップシステムにすることもできます。

• LED 12 V照明は非常に多様で、主電源照明よりも調光およびハッキングが可能です。
• ほとんどのインターネットルーターとモデムで実行できます
• 一部のテレビはそれで実行できます
• バッテリーは安価であるか、多くの化学製品で容易に入手できます。
• ほとんどのソーラー充電コントローラーはそれを供給できます
• つまり、停電時にはライトとNetflixがあります
• いくつかのスマートなドアベルもそれで走ることができます。
• 帝国のようなガス専用の炉で、ガス給湯器とストーブは、グリッドがダウンまたは不在で完全に住みやすい家にすることができます

さらに、12 Vから5 Vに変更することは実際には問題ではありません。それはおそらくどこでも最も一般的に販売されている電力変換器です！

他の人が述べたように、距離に依存します。実際、スター構成で20フィート離れたスレーブに電力を供給するマスターでRS485ネットワークを実行しました。

スレーブは単純な電圧レギュレータを使用して管理された3.3vのみを必要としていたため、マスターで5v 3Aを使用して簡単に実行できました。

また、マルチサイト実装のコストを削減するために、安価なツイスト電線を使用しました。