Bringen Sie 5V DC 20 Meter entfernt

Tut mir leid, wenn meine Frage dumm ist, aber ich bin nur am Wochenende eine elektronische Leidenschaft.

Ich hatte ein Gespräch mit einem Freund, wir wollen das Netzteil zu einer Box bringen, die einen Mikrocontroller in einem Garten enthält. Das Kabel, das den Strom bringen muss, ist 20 Meter lang.

Sowohl ich als auch mein Freund sind sich einig, dass wir die 220 V Wechselstrom in die Box bringen müssen und dort ein Netzteil verwenden müssen, um 220 V Wechselstrom in 5 V Gleichstrom umzuwandeln.

Aber ich denke, dass es schwierig ist, die Entfernung mit Gleichstrom zurückzulegen. Er dachte, dass die Entfernung mit 5 V schwierig zu bewältigen ist (und wenn die Spannung am Kopf des Kabels 5 V beträgt, könnte sie am Ende des Kabels 3 V oder weniger betragen, wenn die Kabel ist zu lang).

Was ist die Realität? Warum ist es schwierig, 5 V DC in ein 20 Meter langes Kabel zu bringen? Nun ... ist es wirklich schwierig oder nicht?

PS: Der Mikrocontroller ist ein Arduino, er muss einige Sensoren (Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit) lesen und einige Aktuatoren (hauptsächlich wenige LED- und zwei oder drei Servomotoren) umschalten. Es muss den ganzen Tag den ganzen Sommer laufen.

power-supply cables

— nkint
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Sie haben es versäumt, das aktuelle Ziehmuster am Ende des Kabels anzugeben. Wenn der Mikrocontroller einen sehr kleinen Strom zieht, ist dies kein Problem. Es gibt Möglichkeiten, einen plötzlichen Strombedarf für kurze Zeit zu bewältigen: Laden Sie beispielsweise einige Reservoirkondensatoren in der Nähe des Mikrocontrollers. Zum Beispiel, wenn der Mikrocontroller ab und zu aufwacht und etwas betätigt.

— Kaz

Frage bearbeitet!

— Nkint

Angenommen, Sie haben dort einen Spannungsregler, der einen 1-V-Ausfall erfordert, also 6V. Sie laden einen Kondensator auf 7 oder 8V auf. Wie groß muss der Kondensator sein, damit er im schlimmsten Fall nicht unter 6 V abfließt? Das ist eine Berechnung, die Sie machen müssen.

— Kaz

Antworten:

Es ist nicht schwierig, wenn Sie sich an eine Sache erinnern. Kabel / Drähte wirken wie kleine Widerstände. Je länger das Kabel und je mehr Strom durch das Kabel fließt, desto höher ist der Spannungsabfall. Sie könnten also am Anfang 5 V haben, aber am Ende könnten Sie 4,5 V oder 4 V haben.

Dies ist ein häufiges Problem bei Niederspannungsinstallationen, z. B. bei der Landschaftsbeleuchtung im Freien. Sie müssen nur vorausplanen.

Bei 20 m Kabel haben Sie tatsächlich 40 m, weil die Stromversorgung des Arduino und dann zurück erfolgt.

Bei 5 V, wenn dies das absolute Minimum ist, das ein Arduino für seinen "Standard" -Betrieb ohne Regulierung benötigt, tritt ein zu starker Spannungsabfall auf. Bei schneller Verwendung eines Spannungsabfall-Tools (es gibt Hunderte bei Google) mit 16-AWG-Kabel, 5 V, 40 m und 500 mA / 0,5 A beträgt der Spannungsabfall 0,58 V. Das heißt, Sie erhalten am Arduino nur 4,42 V. Bei einem kleineren Strom hätten Sie einen geringeren Abfall, aber ich schätze 500 mA als Standard-USB-Netzteil und drei unspezifische Servos.

Sie benötigen also eine höhere Spannung. Aber seit

Sie haben keine konstante Stromaufnahme
Sie benötigen eine konstante Spannung
Sie wollen wahrscheinlich eine Regulierung

Am besten verwenden Sie den Bordregler des Arduino. Unter Berücksichtigung der für den Regler erforderlichen Mindestspannung (The Drop Out Voltage) von fast 2 V und des Spannungsabfalls von 40 m Kabel würden 9 V besser funktionieren.Bei 10 mA erhalten Sie nur einen Abfall von 0,011 V, während Sie bei 1 Ampere einen Abfall von 1,05 V erhalten, was dem integrierten Spannungsregler des Arduino immer noch 7,95 V geben würde, was ausreichend ist (und vermeiden würde, dass der Regler zu viele Spannungsabfälle verursacht). . Dies würde Ihnen eine schöne stabile 5V am Arduino geben.

Nur ein Köpfchen entfernt, kann dies auch unter die Website DIY.Stackexchange.com fallen, da die Beleuchtung der Außenlandschaft dort eine häufige Frage ist, wenn Sie Hilfe bei der tatsächlichen Installation der Verkabelung oder Ähnlichem benötigen. Ihre beste Hilfe hierfür wäre jedoch Ihr örtlicher Baumarkt, sogar so etwas wie Home Depot oder Lowes . Sie haben in der Regel einen ganzen Abschnitt (wie ein halbes oder ein Drittel eines Ganges), der sich mit Landschaftsverkabelungen, Kabeln, Gehäusen usw. befasst. Und sie können Ihnen wahrscheinlich sagen, ob es einen elektrischen Verkabelungscode gibt, dem Sie folgen müssen, wie z wenn das Kabel vergraben werden muss oder in einer Leitung oder etwas anderem.

— Passant
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Nein, du hattest beim ersten Mal recht. Der Spannungsabfall in einem Kabel ist proportional zum Strom durch das Kabel und nicht zur Leistung, die es führt.

— Olin Lathrop

@OlinLathrop behoben

— Passerby

Ich wusste nicht, dass es eine DIY.Stackexchange.com gibt .. interessant!

— Nkint

Entschuldigung, aber ich verstehe immer noch nicht, warum es besser ist, mit Niederspannung zu beginnen. Aus Sicherheitsgründen?

— Nkint

@nkint weil es sicherer ist. Weil Niederspannungskabel in elektrischen Codes weniger eingeschränkt sind als Hochspannung. Kleinere Kabel können verwendet werden. Ihre Bedürfnisse sind so gering (5 V, 1 Ampere), dass es nur unnötig ist, ein Hochspannungskabel nur für den Sommer zu verlegen. Es ist wie zu fragen, warum ein einfacher Akku besser ist als ein Benzingenerator. Vergleichen Sie es mit einer Kerze anstelle eines Flammenwerfers.

— Passant

Wenn Sie nicht bereit sind, einen Graben zu graben und ein teures wetterfestes Kabel (oder eine Leitung) zu vergraben, um 220 V gegenüber dem Haus oder in den Garten zu bringen, sollten Sie die 220 V vorher in Gleichstrom umwandeln.

Sie können jedoch nicht einfach einen 220-V-Wechselstrom-5-V-Gleichstromadapter anschließen und eine Niederspannungsleitung verlegen (für die kein Kabelkanal oder wetterfester Draht erforderlich wäre), da das Kabel einen gewissen Widerstand aufweist und ein Spannungsabfall auftritt. Ich kann nicht sagen, wie viel, ohne die Stromaufnahme und die Stärke des Drahtes zu kennen.

Es wäre also besser, eine höhere Spannung zu übertragen, beispielsweise 12 Volt, und dann am anderen Ende einen 5-V-Regler zu haben, der die erforderliche Leistung liefert.

Dieser Artikel enthält eine Tabelle, in der Sie einen Draht mit verschiedenen Messgeräten berechnen. Denken Sie daran, dies zu verdoppeln, da Sie zwei Drähte haben.

— tcrosley
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Nun, der Mikrocontroller, den ich verwenden werde (Arduino), kann bis zu 24 V empfangen und hat den internen 5-V-Regler, also ist es in Ordnung, danke. Aber warum benötigt die Niederspannungsleitung keinen wetterfesten Draht?

— Nkint

Niederspannungskabel können und müssen unter elektrische Vorschriften fallen, benötigen manchmal eine Leitung oder Wetterschutz oder vergraben sogar. Dies variiert je nach Gerichtsbarkeit.

— Passant

Er sagte, es muss den ganzen Sommer funktionieren. Nichts sagte darüber, dass es dauerhaft ist. 20 Meter bei ein oder zwei Verstärkern sind nichts; Ich habe nur die Klimaanlage von einer Steckdose im Freien an die Box angeschlossen und dann eine lokale Stromversorgung verwendet. Der örtliche Baumarkt wird viele geeignete Verlängerungskabel haben.

— Lyndon

Unabhängig davon, ob das Kabel 5 V oder 240 V hat, müssen Sie es noch vergraben, und für Niedrigstrom-Netzkabel ist es nicht gerade teuer.

— John U

@nkint - Wenn der Arduino 24 V aufnehmen kann und einen eigenen internen Regler hat, würde ich 24 V über das Kabel senden. Auf diese Weise haben Sie viel Overhead, um den Spannungsabfall zu verringern. Dies setzt voraus, dass sich der Arduino-Regler nicht mit 24 V in einer Box röstet - billige Linearregler geben in dieser Situation viel Wärme ab.

— John U

Alles hängt vom Strom ab, der von der Box verwendet wird. Eine gute Idee könnte sein, den von Ihrer Box verbrauchten Strom mit einem Multimeter zu messen. Das Ohmsche Gesetz ist dein Freund und wenn du den Widerstand des Drahtes kennst, kannst du leicht ableiten, ob es möglich ist, 5 V ohne großen Spannungsabfall zu verwenden. Wenn Sie keine 220 V Wechselstrom verwenden möchten, empfehle ich, eine höhere Spannung als 5 V, möglicherweise 12 V oder 24 V, zu verwenden. Mit 5 V ist die derzeitige Verwendung sehr begrenzt.

— Oceanic815
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