Jaki standard zasilania do sensorów?

marcingebus · 14 Styczeń 2025 10:31

Kontynuując wątki:

Niedługo przystąpię do realizacji światła na poddaszu i jakieś napięcie DC muszę puścić na włączniki światła. Ponadto w planach mam uruchomienie komponentów, które będą wymagały zasilania, mogę wszędzie doprowadzić 230V AC, lub jakiś poziom DC i StepDown dostosowywać do wymagań. Będę potrzebował zasilania:

dla dwu lub trzech espeków do odczytu temperatury/sterowanie kilkoma zaworami CO.
kilku czujników obecności (na ESP),
jakiś czujnik poziomu wody w zbiorniku deszczówki 0-5V (ESP),
dwa switche ETH z czego jeden ma 12V a drugi to PeO na 48V (obecnie z zasilacza 230AC->48DC)
dwa AP chyba na 12, albo 19V
router do internetu 12V
lampki tarasowe na baterie 4.5V (przerobię na kabel)
12V do wentylatorów łazienkowych (mam dedykowane 4szt, sterowane 0-10V, który generuję PWM’em z ESPeka).
może jakaś listwa LED
może ze dwa punkty świetlne w ciągach komunikacyjnych, aby była światło także przy awarii zewnętrznej.

Uruchamiam na dniach UPSa APC do którego mam 4 duże baterie 200Ah połączone w szereg, czyli mamy 48V DC. UPS ma podtrzymać serwer z HA, może pompę do cyrkulacji, może wybrane światełka, a przede wszystkim lodówkę, internet w domu oraz gniazdko awaryjne aby zasilić laptopa w razie “W”.

I teraz mam dylemat jaki standard napięcia DC przyjąć w domu, by to wszystko obsłużyć. Czy

Puścić wszędzie 48V bezpośrednio z baterii (mam monitoring napięcia na bateriach więc zadbam aby się nie rozładowały) i przy każdym urządzeniu wymagającym mniejszego napięcia zastosować przetwornicę StepDown “DC8-90V to 5V 2A” (dla ESP) lub DC16-90V to 12V 3A (tam gdzie potrzeba 12V) lub takie zamienniki LM7505/LM7803 opisane u Mayfriendów jako “DC-DC 8 ~ 100V do 5V 3.3V 1A” dla rozwiązań n 3.3V (tylko sensor z ESP na 3.3V) lub najsensowniejszy wydają się rozwiązania na XL8015, bo mają regulację i są najtańsze w wyżej wymienionych.

Zrobić centralny StepDown na 24 lub 12V i takiego poziomu użyć do wyłączników światła oraz wszędzie gdzie się da. StepDown o większej wydajności, a tam gdzie trzeba lokalnie (wszystkie ESPeki), kolejny step down do 5 lub 3.3V

15A 500W DC-DC Buck Converter DC 12-95V do 1.5-90V Step Down Module Stałoprąd CC CV LED Driver Power Supply Buck Module - AliExpress 13

Zrobić kilka standardów w tym 5V do ESPEków wg konkretnej potrzeby.
Wygenerować DCz pomocą zasilacza po stronie AC UPSa. UPS pracuje w trybie Line-Interaktiv więc nie ma straty na przetwarzaniu po stronie UPSa gdy jest napięcie w sieci. I tutaj tak samo pozostaje kwestia poziomu napięcia, lub zasilacz z Peceta, który będzie ich miał wiele (poza 48V). Ale to można też zmienić na 230AC i lokalnie zasilacze HiLinka. Kable wszędzie mam 1.5mm2 miedziane 230V AC.

Zakupiłem Skrzynkę bezpieczników samochodowych
https://allegro.pl/oferta/skrzynka-gniazdo-obudowa-bezpiecznikow-12-polowa-13681793258
Tam są diody 12V, ale mogę je usunąć lub dolutować opornik, aby fungowały.
Pierwotny plan zakładał UPS na jednego lub dwa akumulatory więc maks 24V. Niestety dla 48V chyba bezpieczniki samochodowe nie są skuteczne więc by pozostały mi jedynie zabezpieczenia topikowe 5x20mm.

Proszę o wasze uwagi do:

poziomu napięć,
ew. jak rozwiązaliście to u siebie,
ew. dlaczego, jakieś rozwiązania tutaj zaproponowane będą niebezpieczne, awaryjne lub będa miały inne wady.

angler · 14 Styczeń 2025 11:05

Zanim wypowiem się co bym zrobił (albo raczej czego bym nie rozbił), to bardzo bym chciał wiedzieć dlaczego akurat UPS z APC dla tak dużej baterii? Co skłoniło Ciebie do jego zastosowania?

marcingebus · 14 Styczeń 2025 12:01

Kupiłem bardzo okazyjnie takie duże baterie używane z szacowaną pojemnością na 50% nowej. Do tego używany APC SMT z gwarancją 12 miesięcy.

W ubiegłym roku miałem 3 dni bez prądu (duża awaria po burzach). Lodówka po dwu dniach zaczęła puszczać soku. Wszędzie dookoła na podwórkach agregaty robiące hałas.

Chcę mieć czyste i ciche zasilanie. Line-Interaktiv ma niskie straty (dla tego UPSa karty katalogowe podają rzędu 7W w standbuy lub 1% przy 100% obciążenia, co rocznie nie będzie kosztowało jakiegoś strasznego majątku. UPS’a mogłem wybrać 1000VA, ale miałby mniejszy prąd ładowania.

Wcześniej testowałem 650VA też APC z baterią AGM 100Ah (także uywaną, pewno 50% pojemności), ale nie miał aktywnego chłodzenia i mimo, że na akumulatorze jeszcze było 11V, to UPS się wyłączał, więc wybrałem coś z aktywnym chłodzeniem (mogłem od 1000VA). Konsultacje z zaprzyjaśnionym serwisantem UPS’ów zasugerowały, że prawdopodobnie się przegrzewał i czujnik temperatury go wyłączał. Jeszcze go nie rozebrałem i nie sprawdziłem, czy jakieś brudy w środku ogrnaiczające przepływ powietrza, czy może pastę na radiatorze trzeba wymienić. Kiedyś może przetestuje czy na pewno problemem była temperatura wewnętrzna UPSa.

szopen · 14 Styczeń 2025 12:39

@marcingebus

Nie wiem jaka jest przetwornica w twoim modelu, ale silniki generalnie nie lubią się z UPSami, które generują przebieg schodkowy (nazywany szumnie modyfikowaną sinusoidą) lub prostokąt - generalnie, jeśli w obciążeniu słychać, że pracuje z UPSa, a nie z normalnego sinusa, to znaczy że na wyjściu masz prostokąt lub schodki.
W takich warunkach niektóre silniki lubią spłonąć…

OFF TOPIC
A teraz coś, co mam u siebie - kiedyś w tej lokalizacji miałem bardzo częste, ale krótkie zaniki zasilania i to mi w sumie wystarczało, ale nieco zmodernizowano linie energetyczne i potrzeba używania UPSa się niemal skończyła, jednak ostatni “atak zimy” był ponad możliwości naszej energetyki ;D

Sam używam malutkiego biurowego APC 650VA z jakimś żelowym kwasowym aku noname 6 czy 7 Ah dobrany jako zamiennik fabrycznego tyle, że kiepskiej jakości
nie podtrzymuje niczego specjalnie użytkowego oprócz paru gadżetów IoT (w tym komputer z HAOS generic, router + switcha i ze 2 huby systemów zamkniętych).

Na obrazkach widać kilka wyłączeń to pierwsze trwało jakieś 4.5h z krótką przerwą, natomiast to ostatnie stosunkowo długie to równiutkie 0.5h

Jak widać do pół godziny jestem w stanie przetrwać, tylko jest jeszcze jedna kwestia - obciążenie to jakieś 5% dopuszczalnego, a raportowane czasy są zupełnie nierealne (co pewnie wynika z niskiego obciążenia - producent tego nie przewidział).

i miniwykresik jak odczula to lodówka nie podłączona do zasilania awaryjnego (niestety to integracja Haier HoN i tak naprawdę dane są mało użyteczne - ta lodówka w prezentacji swoich sensorów jest beznadziejna)

A wracając do głównego tematu, no muszę powiedzieć że nie wiem jak bym to próbował rozwiązać - każda przetwornica to straty energii od kilku do kilkudziesięciu procent (1% o którym wspominasz brzmi co najmniej niewiarygodnie, choć być może jest obliczony dla warunków idealnych, a takie zwykle nie występują w rzeczywistości)

tu pewnie 230V~

jak zasilisz same ESP nie ma kluczowego znaczenia, de facto to zależy od konkretów (których nie określiłeś wcale)
zwykle płytki prototypowe można zasilić 5V i jest to często jedyne sensowne posunięcie (bo prototypowe = zwykle okrojone do granic ostateczności).
Może jednak mają jakieś sensowne stabilizatory? i wtedy można użyć góra 12V
gotowe konstrukcje na bazie ESP zwykle mają jednak jakiś bardziej sensowny tor zasilania i tam już raczej 12-24V

Switch PoE jest chyba jedynym urządzeniem które można w miarę bezpiecznie zasilić z pakietu 48V (biorąc pod uwagę, że realne napięcie może sięgnąć 60V i przydałoby się zabezpieczenie na wypadek gdyby rosło jeszcze bardziej - warto sprawdzić zachowane układu ładowania przy rozpięciu aku w trakcie jego pracy).
Idąc tą drogą można zmaksymalizować wykorzystanie PoE (jeśli masz przemyślaną instalację Ethernet).
(pamiętam głosy krytyki, ale zgadzam się z ideą położenia za dużo skrętek w trakcie budowy/remontu nawet gdyby miały nie zostać wykorzystane, to jest to właśnie przykład, gdzie z takich nadmiarowych można skorzystać)

Patrząc na resztę optymalne wydaje się być 12V.

angler · 14 Styczeń 2025 13:08

Rozumiem zakup okazyjny aku ale ja bym nie szedł w UPS z paru względów. Pierwszy rozwiewasz, bo mówisz o stratach rzędu 7W, w co nie chce mi się wierzyć, ale nie podajesz konkretnego modelu. Ale ważnym dla mnie aspektem jest, to co podał @szopen, czyli jakość przetwornicy tego UPS’a. Czysty dla odbiorników typu: lodówka, kocioł CO, pompki obiegowe. Nie wspominasz też o kwotach i tu dochodzimy do aspektu ekonomicznego. Porównując ceny nawet używanych UPS o obciążalności 1500VA może 2000VA, to dochodzę do wniosku, że wolałbym kupić nowy inwerter 1-faz o większej mocy, wydzielił obwody priorytetowe i tyle. A to dlatego, że obecnie inwertery hybrydowe bardzo mocno tanieją, a ich technologia ON/OFF-GRID pozwala na podłączenie do zasilania sieciowego. Poprzez przekładniki prądowe urządzenie kontroluje przepływ prądu z sieci i nie musimy być skazywani na umowę prosumencką. Nawet bez niej inwerter może nam służyć jako UPS ze wszystkimi udogodnieniami i możliwościami falownika hybrydowego. Nawet z samą baterią akumulatorów, bez PV i korzystanie z zasilania z sieci na tych samych obwodach.

Co moim zdaniem jest jeszcze plusem użycia takiego inwertera zamiast UPS’a. Daje dużą elastyczność w stosowaniu różnych źródeł energii elektrycznej. Możliwość stosowania w standardowej instalacji elektrycznej z dowolnymi typami odbiorników. Pozwala na podłączenie różnych rodzajów baterii/ banków energii. Ma wszystkie niezbędne zabezpieczenia i ma większy sens zastosowań w zmieniającym się świecie.

angler · 14 Styczeń 2025 13:36

To teraz jeszcze powiem, czego bym nie użył do zasilania elektroniki w domu. To tych linkowanych przez Ciebie najtańszych przetwornic step-down za parę złociszy z paroma elementami na PCB. To co podpowiada @macek jest rozsądne, trzeba się przyjrzeć każdemu urządzeniu końcowemu z osobna. Moją propozycją, którą uważam za minimalnie rozsądną, jest przetwornica step-up/down na bazie układu LTC3780. Stosuję ją w połączeniu z pakietem aku (echosonda na łódce) i w innych paru miejscach. Jest w miarę dobrze zabezpieczona i można ustawić dolne napięcie odcięcia. Jest nawet jakiś “topik”:

Ale uwaga - napięcia pracy do 30V (biorąc pod uwagę jakiej jakości mogą być kondensatory).
A co do magistrali DC, to chyba jednak 24V, bardziej uniwersalne napięcie niż 12V i zawsze lepiej dla wydajności robić step-down. I takie 24V, to z porządnego przemysłowego zasilacza, o który przy tym napięciu nie będzie trudno, bo to w przemyśle standard.
Podsumowując, zamiast robić osobne magistrale DC, ja kupił bym falownik hybrydowy i przemyślał obwody 230V AC pod backup z aku, tak aby zachować funkcjonalności krytyczne domu. Dla elektronicznego urządzenia końcowego zawsze mogę dołożyć jakiś zasilacz buforowy.

macek · 14 Styczeń 2025 16:26

Mam awaryjne zasilanie tylko do “szafki IT”, stosuję dwa rozwiązania:

UPS, do niego listwa z gniazdami 230V i portami USB, które służą do zasilania płytek ESP z USB 5V i RPi3.
do listwy podłączony switch PoE+ i zasilacz do NUCa (HA),
APki zasilane przez switcha PoE+
zasilacz buforowy Satel 12V, do niego podłączone urządzenia IT (modem dostawcy, firewall) oraz ESP zasilane 12V (sterowniki Kincony)
do zasilacza podłączona przetwornica step down 12V-> 5V do zasilania zdalnych ESP 5V po okablowaniu “alarmowym”.

Aby lepiej to wyglądało planuje użyć takiego rozwiazania - podstawki pod przetwornicę :

i takiego modułu dystrybucji zasilania:

Są różne wersje takiego modułu na stronie producenta.

marcingebus · 14 Styczeń 2025 18:33

Rozważałem, co zrobić gdy nie ma zasilania z sieci a jest słońce i tutaj króluje nad wszystkim innym falownik DEYA. Ładuje aku przez PVki nawet gdy nie ma z sieci zasilania. The Best, ale musiałbym wydać za 6kW jakieś 10tys. Mam PVki na starych zasadach więc nie potrzebuje magazynu, i łatwiej magazynować w sieci. Jakimś pokłosiem zachwytu nad tym falownikiem jest to, że zdecydowałem się na UPSa z aku na 48V. UPS APC SMT 3000 można na znanym portalu kupić za 1000zł. Dane o sprawności pobrałem ze strony producenta (obecnie właścicielem marki APC jest Schneider-Electric). UPS przyszedł za kilka dni go uruchomie, mam oscyloskop, to zobaczę co ma na wyjściu i ile ciągnie prący w pracy jałowej. Badałem prąd, który szedł do naładowanego AGM’a 100Ah i były to mA, więc strata na utrzymanie akumulatora żadna. Mam nadzieje, że tak samo będzie przy tych akumulatorach (na prowizorycznym ładowaniu: równolegle do jednego zasilacza 13.5V było podobnie dobrze).

szopen · 14 Styczeń 2025 19:17

Swojego APC nie pomierzyłem, używam go już 7 lat i w dniu zakupu już nie był nowością…(model BX700U-FR - jednak 700VA czyli jakieś 400W i nie jest jakiś turbo nowoczesny, tego nie zmierzyłem, a w najbliższych miesiącach nie będzie okazji).

Natomiast mierzyłem jeszcze większego “dziadka” (ten to ma chyba z 20 lat a może i więcej…) Emerson Liebert 650VA (no modelu nie pamiętam ale chyba Vertiv PSA650) i on ma dość znaczący pobór na biegu jałowym koło 15W (na nic, bo przecież jest w bypassie i jedynie podładowuje akumulator, który jak mówisz ma śmieszny prąd upływu, no i załóżmy że na podtrzymanie stycznika, ale to i tak o wiele za dużo) a przy ładowaniu pustego aku nawet nie dobijał do 40W (więc jak przekalkulowałem potencjalne zyski i straty, to leży nieużywany ).

angler · 14 Styczeń 2025 20:47

Nie zrozum mnie źle, ale właśnie budujesz magazyn skoro piszesz:

Nie musisz kupować Deye za 10kzł, nie musisz zmieniać obecnie posiadanych falowników on-grid. Możesz dołożyć zamiast UPS’a falownik off-grid, który zapewni dokładnie tę samą funkcję co ten UPS. Ale kupisz za podobne pieniądze sprzęt nowy, o dużo większej wydajności, z komunikacją i przygotowany na różne źródła zasilania awaryjnego. Myślę, że za te ok. 1500 zł można mieć dużo więcej. Popularne marki np. ANENJI EASun itp. One mogą pracować tak jak sobie to zaplanowałeś, z pełnym sinus i w pełni konfigurowalne. Jak za chwilę padną ci aku Pb to zmienisz bez problemu na baterię technologi litowej, tu masz elektronikę przygotowaną już nawet pod komunikację z BMS i długo by jeszcze wymieniać pozostałe zalety jak limity mocy i scenariusze wbudowanej automatyki. Nie jesteś pierwszy w takim położeniu, że masz już PV on-grid i chcesz dołożyć zasilanie awaryjne domu.