Detalles de implementación de una red de microcontroladores domésticos

Question

Actualmente estoy construyendo una casa, y pensando en añadir algunas funciones de automatización. Yo estaba pensando en ponerle uno o dos microcontroladores en cada habitación (alojados en una caja de conexiones), y la conexión a un concentrador central mediante una red CAN. Yo sé cómo hacer las cosas interesantes como la programación de los microcontroladores y hacer todo lo necesario, los circuitos, pero hay algunas cosas más rutinarias no sé cómo hacer mejor:

1. La primera cuestión es la forma de alimentación de los microcontroladores. No quiero lidiar con las baterías. Tener un convertidor AC/DC para cada microcontrolador parece ineficiente. Ya no estoy utilizando ethernet, alimentación a través de ethernet parece inconveniente. Así que estoy pensando en tener un suministro de energía de CC (o, tal vez, uno en cada piso), y, a continuación, coloque los cables de la misma para cada microcontrolador. ¿Suena esto como una buena opción?

2. No sé nada acerca de los suministros de energía, en términos de lo que los diferentes tipos están disponibles. Hay puntos que debe tener en cuenta al elegir uno?

3. Necesito ejecutar el bus CAN y la potencia para cada microcontrolador. Hay un estándar de cable para hacer esto? (Algo que tiene dos pares de cables con adecuado blindaje y de torsión, supongo.) Sería bueno si pudiera tener un único cable que va para cada microcontrolador.

4. Algunos de los sensores pueden ser de varios pies de distancia de los microcontroladores que se conectan, por lo que deberá ejecutar algunos de los cables en la pared entre ellos. ¿Sólo se puede utilizar cualquier cable que tengo para esto, o hay consideraciones especiales que se deben realizar? (Lo siento si esto es demasiado general, pero cualquier consejo se agradece!)

Answer 1

La primera cuestión es la forma de alimentación de los microcontroladores.

Me gustaría utilizar una fuente de alimentación centralizada en algún lugar, después autobús alrededor de DC junto con los cables CAN.

Tenga en cuenta que PUEDE es un bus lineal con dos extremos. Por lo tanto, ponga el suministro de energía en algún lugar cerca de la mitad. Yo uso la de 24 V como mínimo. He hecho cosas similares y 24 V y 48 V en los diferentes casos. 48 V es tan alto como usted puede ir y no entrar en cuestiones de reglamentación.

Alto voltaje es más eficiente, ya que habrá menos corriente para la misma potencia. Cada nodo tiene un convertidor buck que se produce en el interior de baja tensión de la mayor tensión de bus.

Por ejemplo, digamos que un nodo utiliza el 100 mA a 5 V internamente, el buck switcher es de 85% de eficiencia, y el autobús está a 48 V. El nodo sólo se dibuja un poco más de 12 mA del bus. Si el autobús se fueron a 24 V, entonces el nodo sorteo de 25 mA.

Dibujo menos corriente hace menos caída de tensión en la resistencia del cable. Tenga en cuenta que esto no es sólo una cuestión de poder, sino también para la tierra. PUEDE es tolerante con algunos de ruido de modo común (lo que es un suelo de desplazamiento sería como para el bus CAN), pero usted no puede ir demasiado lejos.

Si usted encuentra demasiado sag en uno de los extremos del cable, siempre se puede añadir otra fuente de alimentación en el extremo. Debido a la resistencia del cable, las múltiples fuentes de alimentación no debe luchar el uno al otro. Aún así, me gustaría poner un diodo Schottky en serie con cada suministro. Este sistema es escalable, ya que puede añadir más suministros más tarde en caso de huecos de tensión demasiado en algunos puntos. A menos que usted está haciendo algo inusual, un solo 48 V de alimentación en el medio es probablemente lo suficientemente bueno. Empezar con eso y ver dónde estás.

hay un modelo en particular

No podemos hacer eso aquí. Leer las reglas. Hay muchos, muchos fuera de la plataforma de 48 V suministros. Lo que sugiere una en particular sería tonto de todos modos.

Hay un estándar de cable para hacer esto?

No he encontrado ninguna. Me gustaría que hubiera. Empecé a hablar con el fabricante del cable sobre esto hace un tiempo, pero se distrae con otras cosas.

... sensores ... ¿sólo se Puede utilizar cualquier cable que tengo para esta

Que, obviamente, depende de los requisitos del sensor, y lo que es exactamente el cable. Esto es algo que tendremos que analizar cada caso.

Answer 2

Para los puntos 1 - 2, yo sugeriría local de CC de la regulación de voltaje se alimenta desde la red de alimentación. Algo como estos en función de si estás en rieles DIN o no:-

Usted puede obtener de ellos en la línea de los proveedores de componentes como de RS Components o Amazon. Es tentador para escatimar en la mundano, pero considere lo que un constructor de la casa iba a instalar. Usted quiere que sea fiable y lo más importante seguro. Yo no voy a entrar en por qué usted debe distribuir la red y regular localmente aquí. Que sería la simple repetición de un material muy bien cubiertos en:-

Redes de energía : AC vs DC

Deshacerse de los adaptadores CA/CC

Para los artículos 3 y 4, es difícil de decir, pero también considerar lo que va a ser el cambio. Los controladores de no estar viviendo en el aislamiento. Que necesitan para control de calefacción, aire acondicionado, luces o alarmas. Esta es también otra de las razones para que se ejecute fuera de la red, ya que va a ser el cambio de alimentación. La lista es interminable por lo que se requiere flexibilidad. Usted puede desear que todos los de su iluminación de una habitación cambió de forma centralizada con relés. Que requiere de cableado de la red de todos modos. Si la investigación domésticos de automatización, verás que los cables Ethernet es la más común. Permite la alimentación a través de Ethernet para algunos dispositivos, y también de audio /visual /transmisión de datos. Y es módica - £100 /300.

CANbus, no parece que los populares domésticos de automatización, sin embargo. Ethernet parece dominar, ya que hay un controlador central en la casa de los proyectos y no se puede conseguir fácilmente en internet hasta un cable CANbus. Te gustaría tener un sistema paralelo. Mira lo que los demás hacen como la automatización está haciendo muy popular. También mirar en MQTT de comando y control. Es un tema amplio.

Una cosa que me gustaría destacar es la guardiana de los temporizadores. Mira en esta manera que el control local de los nodos son fiables. Y a bordo de los organismos de control no siempre. Un dudoso C puntero puede jugar malas pasadas con ellos. La sonda espacial Voyager tiene siete de ellos, pero usted puede ser que desee un poco menos para una casa.

Answer 3

Usted tendrá feo picos en la 117 voltios líneas en el interior de la casa, desde el horno de microondas rectificadores.

Los 10 amperios nominales corrientes sea 100 amperios en el pecado de los picos. Los altos voltajes, dicen 1.000 voltios a rectificar, a través de 1 diodo de unión que necesita 0.026 voltios para 2.718 X aumento actual, causan un enorme actual slewrates.

Esperar tensión slewrates en el rectificador de 1.000 vols * 377 = 377,000 voltios por segundo. Con sólo 0.026 voltios necesarios para 2.718 x aumentan, el tiempo de encendido es 1 / (377,000 / 0.026) = 1 / (377,000 * 39) = 1/(15,000,000)

= 60 nanosegundos.

Su 117 voltios del cableado, ignorando la inductancia de la línea, tendrá 100 amperios sobretensiones con risetimes de 60 nanosegundos.

Si usted es de 0.1 metro de distancia de alambre, con PCB haber 0.1 * 0.1 medidor de MASA de los circuitos, el voltaje inducido se ve

Vinduce = 2e-7 * 0.1 * 100 amperios/60 nanosegundos

Vinduce = 2e-8 * 1,600,000,000 amperios/segundo = 2e-8 * 1.6 e+9 = 32 voltios.

Resumen: esperar 32 voltios inducida en nada cerca de los cables, cuando el horno de microondas está trabajando.