Luces LED PWMed de cable largo

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por lo que planeo construir una casa (en algún momento en el futuro) y me gustaría implementar algún tipo de domótica. Ahora, una de las cosas que me gustaría tener es la iluminación PWMed. La mayoría de las luces serían luces LED de 12V que consumen alrededor de 0.3A cada una.

Planeo tener Arduino (debajo del techo del tablero de yeso accesible a través de una puerta de revisión) en cada habitación que (entre otras cosas) controlaría las luces a través de TLC5940 + TLP250 + MOSFETs . Esto es solo para ilustrar cómo se vería en una habitación:

Cada línea roja representa un par de cables. Estimo que el cable más largo podría ser de 8 m (26 pies) y para eso necesito usar un cable de 20 AWG por debajo del 3% de la caída de voltaje. Cada luz sería regulable (proporcionada por TLC5940 a una frecuencia PWM de 1 kHz) y alimentada desde una única fuente de alimentación de 12 V (por habitación).

Todo esto funciona bien en una placa de pruebas con cables cortos y un par de luces, pero no estoy seguro de qué tan bien se comportará con cables largos y muchas luces (como 20). Ya compré un poco de cable para poder probar algunas luces en un cable largo. Incluso puede parecer que funciona bien, pero estoy intentando diseñarlo para no tener que reemplazar las piezas todos los meses.

Así que aquí hay cosas que me gustaría preguntar:

  1. ¿El PWM funcionará razonablemente bien a una distancia tan larga? Tales cables largos no tienen una capacidad, inductancia y resistencia despreciables, así que sé que no voy a obtener una señal cuadrada en el otro extremo del cable (ni mucho menos) pero no estoy tratando de comunicarme con la luz, solo estoy tratando de encender arriba ¿La falta de cuadrados causará efectos negativos en el brillo o en el propio LED?

  2. Los cables largos son antenas. ¿Podría una tormenta eléctrica provocar una tensión tan alta en los cables que podrían dañar las luces o los MOSFET? Arduino estará aislado a través de TLP250 por lo que no debería haber daño. Además, si hay alguna línea eléctrica (230 V) que cruce esos cables, por ejemplo. para controlar las celosías eléctricas, ¿cambiar las celosías hará que las luces parpadeen?

  3. ¿Necesito alguna protección para las luces o los MOSFET? Me refiero a un diodo de retorno ...

  4. 20 luces PWM a 1kHz en un cable de 8 m de largo ... ¿Generará eso una gran cantidad de EMI que podría distraer a otros dispositivos en el hogar? Por cierto También habrá tiras de LED regulables (12V, 4-5A) pero con suerte no en un cable muy largo. Como he mencionado, planeo usar un cable de 20 AWG (podría usar cables de diámetro más pequeño para distancias más cortas) para las luces y parece que faltan (o más que la ausencia de) un cable de 20 AWG trenzado y blindado. Por otro lado, el cable de altavoz 20 AWG está disponible en todas partes. ¿Qué diferencia habrá entre un cable de altavoz y un cable retorcido y / o blindado (si puedo conseguir alguno)?

  5. ¿Algo más que pueda causar problemas de cualquier tipo que se pueda imaginar?

Por cierto. No lo mencioné explícitamente en las preguntas, pero no solo estoy buscando las respuestas sino también las soluciones. Si sabes cómo un problema en particular puede ser solucionado, eso es. Le doy la bienvenida y le agradezco cualquier comentario / opinión.

    
pregunta Marek

1 respuesta

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La capacitancia del cable a dicha corriente es despreciablemente pequeña. No te preocupes por esto en absoluto.

Según wikipedia, la resistencia típica del cable AWG 20 es de 33.31ohm / km.

Con 8 m de distancia, la corriente recorre 16 m del total del conductor (hay 2 líneas / núcleos en el cable). 0,016 km * 33 ohm = aproximadamente 0,5ohm A 1A de corriente perderás U = I * R = 1 * 0,5 = 0,5V

¿Quizás use un cable un poco más grueso para reducir las pérdidas de voltaje / energía? Además, las diferencias de resistencia atenuarán sus "leds lejanos" más que los "leds más cercanos".

Los cables largos no apantallados con poca señal de Amperes PWM emitirán un poco de EM, y es posible que lo escuche en su equipo de audio. Para indicar que puede colocar transistores en leds y usar 2 cables, uno coaxial solo para la señal PWM y AWG para la alimentación. Al final del cable de alimentación y antes del transistor, coloque un condensador electrolítico para reducir el ruido EMC emitido por el cable de alimentación. Como esto (eso es solo visualización de ideas):

Tiene una inductancia muy pequeña allí, no necesita diodo de retorno.

Lo siento si cometí algunos errores de idioma, mi inglés no es perfecto.

    
respondido por el Kamil

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