Gibt es etwas Besonderes zu beachten, wenn ich einen 12-V-Bus in meinem Haus betreibe?

Ich habe vor kurzem begonnen, viel mit winzigen programmierbaren Computern/Controllern (wie dem Raspberry Pi und dem Arduino) zu spielen, und ich plane, mehrere als verschiedene Sensoren in meinem Haus zu verteilen. Soweit ich mit ihnen herumgebastelt habe, habe ich einen Wandwarzentransformator mit einem USB-Stecker verwendet, um sie mit 5 V zu versorgen (wie den, mit dem ich jeden Abend mein Handy auflade). Das Problem dabei, dies in meinem ganzen Haus zu tun, ist, dass ich keinen Wechselstromstecker habe, wo immer ich ein Gerät benötigen würde.

Ich habe darüber nachgedacht, einen 12-V-Bus auf meinem Dachboden zu betreiben, der es mir ermöglichen würde, die Stromversorgung für Geräte abzuzweigen, wo immer ich sie brauche. Auf diese Weise würde ich nur einen 5-V-Regler benötigen, um mit jedem der Geräte zu koppeln. (Der einzige Grund, warum ich 12 V und nicht direkt 5 V betreiben würde, ist, dass ich bereits ein großes 15-Ampere-12-V-Schaltnetzteil habe, das ich verwenden könnte.)

Gibt es bei dieser Lösung etwas Besonderes zu beachten? Ich fühle mich viel sicherer, wenn ich auf meinem Dachboden 12 V herumlaufe, als wenn ich meine eigenen Stromleitungen verlegen würde. Scheint oberflächlich betrachtet ein Kinderspiel zu sein, aber vielleicht übersehe ich etwas.

Vielleicht solltest du dich bei deinem örtlichen Bauinspektor erkundigen. Sie sehen so etwas nicht oft und Sie könnten versehentlich gegen die Bauvorschriften verstoßen.
Das ist ein guter Punkt, das werde ich tun. Scheint ein bisschen hart zu sein, dass das Ausführen von 12 V mit niedrigem Strom den Code verletzen würde. Aber du weißt nie! ¯_(ツ)_/¯ Danke!
Kein Witz. Es fällt mir nur ein, dass meine Frau und ich kürzlich etwas Platz fertiggestellt haben und die Bauvorschriften überraschend belastend waren. Gute Idee, aber!
Mir ist jetzt klar, dass ich einige Sachen dort oben habe, von denen ich WEISS, dass sie gegen Code verstoßen. Räumen Sie das besser auf, bevor Sie den Inspektor nach den Dingen suchen lassen, die den Code verletzen KÖNNTEN. :-Ö
Ja, aber es ist einfacher zu sagen, dass es dir leid tut, als um Erlaubnis zu fragen.
National Electrical Code und Local/State Electrical Code haben Anforderungen an eine ordnungsgemäße Niederspannungsverkabelung . Sie müssen meistens kein zugelassener Elektriker sein, um es zu installieren, aber Sie müssen den Code befolgen.
@Passerby: Wo schaust du die lokalen Codes nach? Ich habe sie nie wirklich gelesen und immer angenommen, sie seien dicht und für Laien etwas unzugänglich. Sind sie relativ einfach zu beschaffen/zu verstehen?
Ich frage mich, ob diese Frage möglicherweise besser zu diy.se passt, da die erfahrenen Mitglieder dort mit den Regulierungscodes, auf die sich @Passerby bezieht, sehr vertraut zu sein scheinen.
Wenn Sie sie selbst lesen möchten, finden Sie die Dokumentation zum National Electrical Code „NFPA 70“ auf der nfpa-Website. Sobald Sie sich registriert haben, können Sie kostenlos lesen (aber nicht drucken oder herunterladen).
Es variiert. Ein Google for your state electrical codezeigt möglicherweise Online-Kopien an. Ansonsten örtliche Bibliothek, örtlicher Baumarkt, Rathaus (letzter Ausweg, Sie wollen nicht, dass örtliche Inspektoren neugierig werden). NJ zum Beispiel modifiziert die NEC NFPA verschiedener Jahre und hat unterschiedliche Standards. Alle befinden sich im Unterabschnitt des Uniform Construction Code. Und online verfügbar usw.
brhans, das wurde dort schon einmal gefragt. diy.stackexchange.com/questions/24686/…
Anstatt eine 12-V-Stromversorgung bereitzustellen, möchten Sie möglicherweise Power over Ethernet bereitstellen, damit Sie auf diese Weise die Netzwerkfähigkeit und Stromversorgung mit einem einzigen Kabel erhalten.
Ich stimme Erics Anmerkung zu PoE zu - es gibt bereits Lösungen für diese Art von Anwendung - abgesehen davon, dass Sie aufgrund der niedrigen Spannung eine große Menge Strom in der Verkabelung verschwenden*, werden Sie die Leute auch verwirren, indem Sie Ihren eigenen Standard rollen. * (Berechnung für die Stromversorgung eines 0,6 A / 3 W Himbeer-Pi in 100 Fuß Entfernung mit 14-Gauge-Kabel -> 0,5 Ohm Widerstand (unter Berücksichtigung des Rückwegs) * 0,6 A -> 0,3 W verschwendete Energie für ein einzelnes Gerät)
@ user2813274: Danke. Ich denke, PoE wäre für meine Anwendung jedoch zu teuer (Sensoren in meinem eigenen Haus), und ich denke nicht, dass Verwirrung ein Problem darstellt - ich bin der einzige, der es berührt, und wenn ich mich jemals bewege, nehme ich meine Sensoren mit mit mir! :-)
@Passerby 12V ist keine Niederspannungsverkabelung , es ist Extra-Niederspannung , aber ja, es gibt Standards.
Frag nicht, erzähl es nicht.
Ich vermute, dass Wandwarzen billiger und einfacher funktionieren werden, als ausreichend dicke Kabel zu verlegen, um einen 12-V-Bus bereitzustellen. Wenn Sie das Kabel auch für das Signal (PoE) verwenden, könnten die Dinge anders sein.
„Ich fühle mich viel sicherer, wenn ich auf meinem Dachboden 12 V herumlaufe, als wenn ich meine eigenen Stromleitungen verlegen würde.“ - Beachten Sie, dass 12 V bei 15 A unter den richtigen Bedingungen durchaus in der Lage sind, einen Brand zu verursachen, also sparen Sie nicht an der Sicherheit von Kabeln/Steckern, "weil es nur 12 V sind".

Antworten (5)

Ein paar Dinge fallen mir ein:

  1. Sie müssen den Bus vor Überstrom schützen. Selbst wenn Ihr Netzteil einen eigenen eingebauten Schutz hat, würde ich eine zusätzliche Sicherung (oder einen Leistungsschalter) am Ausgang des Netzteils verwenden. So können Sie sicher sein, dass Ihnen der Maximalstrom nicht entgeht. Dies führt zu:

  2. Sie müssen kräftigen Draht verwenden. In den USA werden 15-A-Stromkreise mit mindestens #14AWG verdrahtet. Wenn Sie dünneren Draht verwenden möchten, müssen Sie jedes Bein entsprechend verschmelzen.

  3. Wenn Sie ein #14AWG-Kabel (oder ein entsprechendes örtliches Äquivalent) verwenden, verwenden Sie nicht das typische Kabel, das für Haushalts-Wechselstrom verwendet wird! Obwohl es technisch funktionieren würde, würde es zu großer Verwirrung und Unklarheit führen. Sie möchten nicht, dass jemand 12 VDC erwartet und Netzspannung erhält (jetzt oder in Zukunft).

  4. Bei 12 V kann sich die Stromaufnahme schnell summieren. Denken Sie daran, wenn Sie Geräte hinzufügen. Möglicherweise möchten Sie in Zukunft eine 24-VDC-Stromversorgung austauschen. Es ist ein gängiger Industriestandard, gibt Ihnen die doppelte Leistung über die gleichen Kabel und fällt immer noch in die Kategorie "Niederspannung".

Ergänzung zu Punkt 4: Wenn Sie lokale 5-V-Wandler wählen, die eine Reihe von Eingangsspannungen akzeptieren (einschließlich 12 V und 24 V natürlich), müssen Sie nichts ändern, wenn Sie die Versorgungsspannung erhöhen.

Toller Punkt, keine ähnliche Verkabelung wie bei meiner Klimaanlage zu verwenden. Ich habe ein Bündel Romex, das ich NICHT verwenden wollte, aber das lag nur daran, wie teuer es ist. Das Vermeiden von Verwirrung ist jedoch ein weiterer guter (und besserer!) Grund.
Würde "Aufspringen" nur einen Transformator am Ende meiner Stromversorgung bedeuten? Oder ein komplett neues Netzteil?
Ich meinte ein komplett neues Netzteil. Das Erhöhen von Gleichstrom ist nicht so trivial wie Wechselstrom, da ein einfacher Transformator nicht mit Gleichstrom funktioniert. Und ein 15-A-DC-DC-Wandler wird teuer sein :)
Ich habe es nur erwähnt, weil Sie vielleicht Ihre individuellen Spannungswandler so spezifizieren möchten, dass sie zusätzlich zu 12 V auch mit 24 V betrieben werden können.
Okay danke! Ich denke, ich bleibe vorerst bei 12 V, da ich nur ein paar sehr schwachstromfähige Geräte habe. Gut zu wissen, dass 24 V in Zukunft ein guter Schritt nach oben wären!
Ich habe mehrere davon, die ich verwenden wollte: ti.com/product/LM7805C Sieht so aus, als würden sie auch mit 24 V gut funktionieren, was bedeutet, dass ich am Ende des Geräts nicht einmal etwas ändern müsste. :-D
Himbeer-Pis sind KEINE "sehr schwachen Stromgeräte".
@PeterGreen: Die primären Geräte, die ich verwenden werde, sind diese @ ~80mA: adafruit.com/images/product-files/2471/…
@loneboat Sie haben die richtige Idee, aber ich würde keinen Linearregler wie den LM7805 verwenden. Linearregler lassen im Grunde nur die Spannung fallen, indem sie Wärme erzeugen. Wenn Sie von 12 V auf 5 V wechseln und 1 A ziehen, verbraucht Ihr Gerät 5 W, aber der Regler verbraucht zusätzliche 12 W! Es wird schnell verbrennen. Und noch schlimmer bei 24V :) Suchen Sie nach "Schaltreglern" oder "DC-DC-Wandlern".
@bitsmack: Cool, danke – ich werde nach Wechseln suchen!
Wenn Sie Ihren Kommentar sehen, verschwenden 80 mA in einem Linearregler etwa 1 W. Sie könnten mit einem Kühlkörper überleben, aber so wollen Sie nicht wirklich vorgehen ...
Was würden Sie für ein Kabel vorschlagen, um es von AC120 zu unterscheiden? Die Leute verwenden Romex nicht wegen des Aussehens, sondern weil es hilft sicherzustellen, dass überhitzte Drähte kein Feuer fangen.
@supercat Andere Antworten/Kommentare haben den NEC-Code erwähnt. Es wäre ratsam, wenn das OP herausfindet, welche Leistungsminderung für zwei stromführende Leiter in einem einzigen Kabel erforderlich ist. Ich gehe davon aus, dass #12AWG für 15A mehr als ausreichend ist, aber es sollte überprüft werden. Wenn ja, würde ich ein generisches 2C # 12AWG-Kabel (oder 3C # 12AWG, wenn das OP eine separate Masse wünscht) von Belden oder Alpha usw. wählen. Solange die Kabel richtig abgesichert sind, ist es sicher. Aber guter Punkt. Ich werde es später heute zur Antwort hinzufügen.
3. Als ich 12VDC- und 230VAC-Stromkreise in einen Wohnmobil einbaute, verwendete ich nur verschiedene Farben des Außenmantels. In einem Haus, in dem Sie normalerweise ein 2-adriges + Erdungskabel für das Stromnetz verwenden würden, sollte die Verwendung von 2-adrigem Flex für das Niederspannungsmaterial ausreichen und keine Netzanschlussdosen verwenden (möglicherweise möchten Sie die Anschlussdosen als Gut). Glücklicherweise ist der Hauptausfallmodus aufgrund von Verwirrung der am wenigsten gefährliche, da andere wahrscheinlich mit Netzstörungen rechnen.

Auf den ersten Blick sollte es in Ordnung sein, aber der Grund, warum wir 120 / 230 V verwenden, ist, dass der Strom so viel niedriger ist. Bei 12 V sind Ihre Ströme 10- oder 20-mal höher und Ihre Kabelgröße ist entsprechend höher, um hohe Spannungsabfälle zu vermeiden.

Ihr 15-A-, 12-V-Netzteil kann 15 x 12 = 180 W in einen Teilkurzschluss liefern. Dies ist eine offensichtliche Brandgefahr, daher ist eine gute Verdrahtungspraxis eine Mindestanforderung, und möglicherweise würde die Verwendung einer Sterntopologie mit Strombegrenzung an jedem Zweig zusätzliche Sicherheit bieten.

Können Sie klarstellen, was Sie mit "bei 12 V sind Ihre Ströme 10- oder 20-mal höher" meinen? Ich habe einige große Kabel, die ich verwenden möchte (einadrig, ich glaube, es ist 10 oder 8 Gauge).
Und mit Strombegrenzung meinen Sie, in jedem Bein eine Sicherung in Reihe zu schalten?
Ja, es gibt einen Grund, warum Tesla AC statt DC gewählt hat.
@TimSpriggs Dies ist Hochspannung (240/110 V) gegenüber Niederspannung (12 V), nichts mit Wechselstrom gegenüber Gleichstrom zu tun.
Mein Fehler. Entschuldigung, alter Junge.
(1) Für eine gegebene Leistung P ist die Beziehung zwischen Strom I und Spannung V gegeben durch P = v ich wenn wir also unsere Versorgungsspannung reduzieren auf 12 120 = 1 10 die Spannung muss der Strom um den Faktor 10 ansteigen. (2) Der Schutz kann durch eine Sicherung, einen Leitungsschutzschalter oder eine Art elektronischen Schutz erfolgen. Ich habe keinen guten Vorschlag für eine Haushaltsinstallation (bei der die Kosten ein Problem darstellen), obwohl sie bei der industriellen 24-V-Gleichstromverteilung üblich sind.
@FakeMoustache Wechselspannung ist viel einfacher umzuwandeln, und die Fähigkeit, 120 V trivial auf die Übertragungsspannung hochzudrehen, war ein wichtiger wirtschaftlicher Faktor.
@chrylis: FakeMoustache ist sich der Vorteile von Wechselstrom für die Stromübertragung bewusst. Er weist lediglich darauf hin, dass es bei dieser Frage um die Verteilungsspannung und nicht um Wechselstrom und Gleichstrom geht. Tim bestätigte dies im nächsten Kommentar.
"Bei 12 V sind Ihre Ströme 10- oder 20-mal höher" - ja, 10- oder 20-mal höher als ein fast vernachlässigbarer Betrag. Ich bezweifle, dass das Ausführen von Arduinos und Raspberry Pis ein großes Problem darstellen wird.
Ja, aber bedenken Sie, dass Sie für den gleichen Spannungsabfall einen 10- bis 20-mal dickeren Draht benötigen würden (nicht 10- bis 20-mal so dick, aber 10- bis 20-mal mehr leitfähige Fläche). Und bedenken Sie auch, dass bei 110 V ein Abfall von 1 V weniger als 1% beträgt, aber bei 12 V dieser Abfall von 1 V 8% der Spannung beträgt!
@FakeMoustache: Zumindest in Großbritannien sind 240 V "Niederspannung" (ein technischer Begriff in der Stromverteilung). "Hochspannung" ist Zeug im kV-Bereich. 12V ist SELV ("special extra-low voltage").
@MartinBonner Und als IC-Designer, der mit Transistoren arbeitet, die kaum 2 Volt aushalten können, sind 12 Volt Hochspannung! Mein Punkt ist: Es ist alles relativ.
Danke für all die Kommentare, Chaps. 12 V ist 12 V. Zumindest sind wir uns alle einig, was ein Volt ist. Ich denke, wir sollten den Streit fallen lassen. Was werden die Nachbarn denken?
@immibis 1+ Jahre :-) -> Bei 12 V, 15 A erfordert ein Abfall von 10 % (1,2 V) einen Schleifenwiderstand von R = V / I = 1,2 / 15 = 80 Milliohm = ärgerlich niedrig. Das ist eine Schleife von etwa 60 linearen Fuß (dh 2 x 60 Fuß lange Drähte) mit 8 Gauge oder 40 Fuß mit 10 Gauge. Da die Stromaufnahme wahrscheinlich << 15 A betragen wird und mit zunehmender Entfernung abnimmt, sind Prozessoren und typische Peripheriegeräte in Ordnung (wie Sie sagen). Wenn er schwerere Lasten möchte / wollte, kann es zu Problemen kommen. [[Guck mal! - Ich kann diese beiden 75 Watt 12V-Spots mit dem Arduino schalten und ... hoppla]].

Dinge, die man beachten muss.

  1. Wie wandelst du von 12V auf 5V um? Linearregler werden sehr heiß und verschwenden viel Strom, wenn sie aufgefordert werden, nicht trivialen Strom zu liefern. Sie sollten also eine Art Schaltwandler für leistungshungrigere Geräte verwenden (ein Pi ist viel leistungshungriger als ein einfacher Mikrocontroller).

  2. Wie dick müssen die Drähte sein, um einen inakzeptablen Spannungsabfall zu vermeiden (der Strom verschwendet, auch Anlaufprobleme bei Schaltwandlern und Massepotentialunterschiede verursachen kann, wenn dies ein Problem sein kann, wenn Sie nicht isolierte Kommunikationsverbindungen zwischen den Geräten haben ).

  3. Was werden Sie in Bezug auf den Überstromschutz tun? Niedrigere Spannungen bedeuten ein geringeres Stromschlagrisiko, aber Niederspannungs-Hochstromversorgungen können ein Brandrisiko darstellen.

Überlegte , so etwas zur Regulierung zu verwenden: ti.com/product/LM7805C
Das ist ein Linearregler. Versuchen Sie, damit ein Hochstromgerät wie einen Pi mit Strom zu versorgen, und Sie werden am Ende viel Wärme abführen müssen.
Jemand oben hat mich auf Schaltregler verwiesen, um das zu lindern. Ich werde diese recherchieren, bevor ich etwas implementiere. Danke für deine Kommentare!
Schaltregler mit angemessener Effizienz kosten etwa 1 $ für eine 2A-Regler-PCB-Baugruppe auf [jedem Online-Marktplatz].
Das Spannungsabfallbit ist wichtig. Wenn am anderen Ende einer 120-V-Leitung ein Abfall von 5 V auftritt, wird sich niemand groß darum kümmern. Ein Abfall von 5 V in einer 12-V-Versorgung ist jedoch erheblich.
Ja, um den gleichen prozentualen Spannungsabfall bei einem bestimmten Leistungspegel in einem 12-V-System und einem 120-V-System zu erreichen, das die gleiche Menge an Leistung liefert, müssen die Kabel im 12-V-System hundertmal dicker sein.

Jedes Kabel muss abgesichert werden, um Brandgefahr zu vermeiden.

Erwägen Sie die Verwendung von 48 V. Das ist die höchste Spannung, die von den meisten Behörden als „sichere“ Niederspannung angesehen wird. Es erleichtert die Querschnittsanforderungen an Kabel im Vergleich zu 12 V. Wie in Telefonzentralen und Pro-Audio-Pulten zu finden, sind Schaltregler zum Herunterschalten von dieser auf jede andere Spannung leicht erhältlich.

+1 Dies ist auch der Standard für PoE (Power over Ethernet), aber die Grenzen sind ziemlich niedrig. Eine Sache, die das OP unbedingt tun muss, ist die Trennung der Netz- und Niederspannungsverkabelung. Nicht im gleichen Kabelkanal und nicht in den gleichen Anschlussdosen.
Jedes Kabel, das mehr als den Kurzschlussstrom der Stromversorgung führen kann, muss nicht abgesichert werden. Die billigen Abwärtswandler bei E-Bay erreichen eine Eingangsspannung von 35 V, daher ist eine niedrigere Spannung möglicherweise vorzuziehen. Persönlich würde ich 24 V verwenden, wenn ich alle neuen Teile verwenden würde.

Verlegen Sie Ihr 12-Volt-Netz nicht im selben Kabelkanal wie andere Leitungen (120, 240 oder Telefonleitungen). Es ist gefährlich und illegal.