Оценка параметров кабелей

Теория

Кому не интересна теория, можно пропустить этот раздел сразу перейти к выводам. Кому интересно, читаем… Большая часть питания квеста мы рекомендуем 12V, как это безопасное напряжение и дальнейшие расчеты будут отталкиваться именно от этого номинала (для других номиналов подход в принципе похожий). Считаем, что до устройства должно дойти не менее 5% от 12V, т.е. около 11.5V, то есть максимальное падение dU на кабеле может быть не более 12V-11.5V=0.5V (это наш критерий). Предположим, что мощность конечного устройства (нагрузки типа ленты или замка) составляет «Pmax» Ватт. Тогда ток через устройство по 12V будет равен Imax=Pmax/12. Если в паспорте устройства указан максимальный ток Imax, то можно использовать его в качестве основы для будущих вычислений.

Итак, имеем: максимальное допустимое падение на кабеле dU=0.5V, максимальный ток Imax берем с паспорта или вычисляем по формуле Imax=Pmax/12. По закону Ома максимальное сопротивление кабеля должно быть R = dU / Imax = 0.5 / Imax. С другой стороны, сопротивление кабеля равно R = 2 * p * L / S, где p – удельное сопротивление (для меди всегда равно 0.018), L – длина трассы кабеля, S – площадь сечения кабеля в мм2 – искомая величина, и умножаем на 2, так ток проходит до устройства и обратно по кабелю. Итак получаем:
0.5/Imax = R = 0.036 * L / S, откуда находим:
S = 0.072 * L * Imax, где L – длина трассы, I – максимальный ток или учитывая, что Imax = Pmax / 12,
S = 0.006 * L * Pmax, где L – длина трассы, P – максимальная мощность.

Примеры:
P1. Пример расчета для 15 метров LED-ленты, которая находится на расстоянии 5 метров от источника питания. Допустим мощность 14.4 Вт/метр, тогда 15 метров потребит 216 Вт. Минимальное сечение кабеля будет составлять S = 0.006 * 5 * 216 = около 6 мм^2. Если выбрать кабель меньшего сечения, например, 3 мм^2, то на кабеле упадет не 0.5V, а 1V и до устройства дойдет только 11V, кабель будет немного греться, а лента светиться менее ярко.
P2. Пример расчета для электромагнитного замка на 500кг, который находится на расстоянии 15 метров от источника питания. Там ток составляет около 0.5А. Минимальное сечение кабеля будет составлять S = 0.072 * 15 * 0.5 = около 0.5 мм^2.

Выводы

Система управления QUEEN спроектирована таким образом, что она может быть установлена всегда рядом с квестом, а управление оператором может осуществляться по локальной сети. Поэтому как правило длины кабельных трасс редко превышают 10-15 метров от системы управления, а значит и источников питания. На основании этого мы сделали оценочную таблицу, которая без расчетов позволит подобрать нужные сечения кабелей в зависимости от входных параметров: