CC de baja tensión sobre una distancia larga (ish) en un cable pequeño

Power over Ethernet es el término genérico para lo que estás describiendo. Existe un estándar IEEE ampliamente adoptado para la tecnología (IEEE802.3) y un mercado próspero para equipos compatibles, aunque en algunos casos también se utilizan implementaciones personalizadas. El estándar podría permitirte hacer exactamente lo que quieres. Suponiendo que ya necesita ejecutar pares trenzados para los datos, también puede usar el mismo cable para la alimentación. Los sistemas Tipo 2 (PoE + o 802.3at) están diseñados para niveles de potencia de hasta 25W (el voltaje del sistema es de aproximadamente 50V).

Es posible que no necesite algunas de las características de seguridad / reconocimiento / robustez / robustez que ofrece una solución compatible con IEEE, pero puede aprovechar el equipamiento comercial para comenzar a utilizarlo rápidamente. Usted querría que algo se comercialice como un "inyector PoE" donde se encuentren sus redes principales y algo que a veces se denomina un "divisor PoE" en el lado de la carga. Puede encontrarlos con un convertidor DC-DC incorporado que proporcionará 12 V en su ubicación remota. En los EE. UU., Cada uno de estos se puede encontrar por menos de $ 20. Asegúrese de que el nivel de potencia coincida con sus necesidades (el 802.3af o "Tipo 1" solo garantiza 12W en la carga) y que cumpla con su estándar de datos (si está haciendo una flexión del cable).

Dicho esto, ciertamente puedes hacer tu propia solución. El estándar (y su mercado) han lidiado con desafíos sustanciales como la entrada de suministro, la sobrecarga de cables, etc. que podrían causarle dolores de cabeza en el camino. Buena suerte de cualquier manera!

En tal escenario, trataría a cada conductor en el cable como una resistencia. Dado que el cable CAT5 tiene 4 pares trenzados, podría dedicar 4 conductores a la alimentación y a tierra. Esto es análogo a poner 4 resistencias en paralelo, por lo que su circuito básicamente se convierte en esto:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Calculado utilizando los parámetros que se encuentran en este enlace , la resistencia de 250m de cable de un solo núcleo 24AWG es (88ohms / km) (0.25 km) = 22ohms. Usando las fórmulas para una resistencia equivalente , puede encontrar cuatro resistores de 22 ohmios en paralelo. tiene una resistencia equivalente de 5.5ohms.

Usando la Ley de Ohm, puedes averiguar la caída de voltaje en cada conductor. Usted dijo que su AP dibuja 16W @ 12V, así que dibuja 16W / 12V = 1.33A (seamos conservadores y llamémoslo 1.5A). La caída de voltaje de 1.5A que corre a través de una resistencia de 5.5ohm es (1.5A) (5.5ohms) = 8.25V. Dado que el flujo de corriente a través de todos los componentes en un circuito en serie es igual, cada conjunto de cuatro conductores disminuirá 8.25V, por lo que necesitaría una fuente de alimentación de al menos 2 * 8.25V + 12V = 28.5V, más cualquiera que sea el voltaje de caída. el regulador que elija instalar al final.

Sin embargo, una cosa que debe tener en cuenta es que toda la energía disipada por el cable se convierte en calor. Cuando una corriente entra en una unión de cuatro resistencias iguales, la corriente se divide en partes iguales entre ellas, por lo que (1.5A / 4) = 0.375A de corriente fluye a través de cada conductor. La potencia disipada por cada conductor se puede encontrar utilizando P = I ^ 2R = (0.375) ^ 2 (22) = 3.09W. Esto es bastante poder para disiparse en un cable y podría calentarse considerablemente.

24 AWG para 250 metros funcionan a unos 20 ohmios. El uso de los cuatro pares debería reducirlo a aproximadamente 5 ohmios.

16 vatios a 12 voltios significa 16/12 = 1.34 amps.

1.34 amperios a través de 5 ohmios significa una caída de 6.7 voltios en el cable y aproximadamente 9 vatios perdidos en el cable.

Entonces, si quisiera hacer esto directamente, tendría que comenzar con al menos 18.7 voltios y 25 vatios en la fuente para cumplir con sus requisitos en el objetivo.

Las pérdidas en el cable dependen de la corriente , aunque no del voltaje. Si es posible, sería mucho mejor transmitir un voltaje más alto a una corriente más baja. Para el ejemplo obvio, si usó energía de la pared (240 voltios), podría usar una fuente de alimentación normal de 12 V en el otro extremo.

Supongamos que su conversión de energía en el extremo lejano es 80% eficiente, por lo que para obtener 16 vatios, necesita 16 / 0.8 = 20 vatios. A 240 voltios, 20 vatios significa aproximadamente 84 mA. Eso da una pérdida en el cable de aproximadamente 0,4 voltios y 35 mW.

En resumen, en este caso, realmente no necesitas hacer mucho para compensar el cable. Simplemente por seguridad, es posible que desee utilizar un transformador de aislamiento, y probablemente un fusible / interruptor de circuito específicamente para este circuito. Dados los requisitos, algo como 1/10 ^th o 1/8 ^th amp sería adecuado.

La mayoría del cable Cat 5e que he visto está clasificado para aproximadamente 300 o 350 voltios ¹ , por lo que ejecutar 240 voltios no debería ser un verdadero problema. Sin embargo, la mayoría está clasificada solo para uso en interiores, por lo que su uso en exteriores podría no funcionar tan bien (por ejemplo, el aislamiento podría no resistir bien los rayos UV en la luz solar y podría deteriorarse con bastante rapidez). Lo ideal es que te guste tener una clasificación para exteriores, pero puede que no sea tan económico como lo que estás considerando actualmente.

Por otra parte, como @mkeith señaló en un comentario, llevar un alto voltaje en un cable cat 5 es lo suficientemente inesperado como para que conlleve un cierto grado de peligro, incluso cuando / si el cable en sí está clasificado para ese voltaje. Probablemente sea más seguro reducir un poco el voltaje y soportar una mayor pérdida en el cable (aunque podría considerar un punto intermedio, donde usa un voltaje algo más alto que los 12 voltios que requiere el enrutador, pero aún más bajo que los 240 suministrados). desde el zócalo - quizás 48 voltios, por ejemplo).

1. Por ejemplo, Clasificación de voltaje UL: 300 V RMS .