Entonces, ¿dónde está mi enchufe de pared de CC de bajo voltaje?

¿Cuáles son los sonidos y olores evocadores de tu infancia? ¿Las sensaciones que no notaste en ese momento pero que te traen de vuelta inmediatamente? Para mí, uno de ellos es el ligero olor a resina fenólica de una pieza de electrónica de consumo más antigua que se ha calentado; inmediatamente me tiene sentado con las piernas cruzadas en la alfombra de nuestra sala, alrededor de 1975.

Hay muchos pequeños avances tecnológicos que han contribuido a este cambio a lo largo de las décadas. Fuentes de alimentación conmutadas, pantallas LCD, integración a gran escala, audio de clase D y, por supuesto, la desaparición del tubo termoiónico, por nombrar solo algunos. El resultado es a menudo que el propio aparato funciona con un voltaje bajo. Donde una vez hubiera tenido una pila de enchufes de red compitiendo por sus tomas, ahora tendrá una pila equivalente de fuentes de alimentación de verrugas de pared. Incluso aquellos electrodomésticos con cable de alimentación probablemente aún contengan una fuente de alimentación conmutada en su interior.

La red eléctrica apareció por primera vez en los hogares de los muy ricos en algún momento a finales del siglo XIX. Con el tiempo, evolucionó desde una multitud de voltajes diferentes suministrados como CA o CC, hasta los estándares de CA que conocemos hoy. En términos generales, cerca de 120 V a 60 Hz CA en las Américas, cerca de 230 V a 50 Hz CA en la mayoría de los demás lugares. Hay varias razones por las que la CA de alto voltaje se ha convertido en el medio de distribución eléctrica elegido, pero las principales son la facilidad de generación y la resistencia a las pérdidas en la transmisión.

El uso original de esta fuente de alimentación de alto voltaje era proporcionar iluminación eléctrica brillante, que debe haber parecido mágica para los victorianos acostumbrados a las lámparas de aceite y la luz de gas. A lo largo de los años, a medida que se inventaron los electrodomésticos, evolucionaron el cableado de la red eléctrica y los conectores domésticos a los que todos estamos acostumbrados y, a partir de entonces, todos los electrodomésticos alimentados por la red eléctrica siguieron esos estándares.

Así que aquí estamos, más de cien años después, con la tecnología de conversión de energía del siglo XXI y los electrodomésticos de baja potencia y bajo voltaje, pero todavía estamos usando lo que son esencialmente tomas de corriente del siglo XIX. Discúlpeme un minuto, necesito contratar a un hombre para que camine frente a mi carruaje sin caballos con una bandera roja. Me voy a buscar algunas melodías para mi fonógrafo.

Dado que muchos de los dispositivos que usamos hoy en día tienen un bajo consumo de energía y aceptan un bajo voltaje, seguramente es hora de desarrollar un estándar para la distribución de energía de bajo voltaje en el hogar. No suplantar por completo la necesidad de tomas de corriente, después de todo, hay momentos en los que 3 KW disponibles son bastante útiles, pero eliminar la necesidad de todos esos cubos de energía y tal vez permitir el uso de otras fuentes de bajo voltaje si las tiene. . ¿Todavía tiene sentido enviar la energía a nuestras casas a la manera del siglo XIX?

Habrá algunos entre ustedes que se apresuren a señalar que lo último que necesitamos es Otro Sistema Conector. Y tendría razón, con décadas de tiempo de desarrollo a sus espaldas, pensaría que la industria de los conectores ya tendría algo para baja tensión y media potencia en su catálogo. El estándar IEC60309, los llamados conectores de forma CEE, por ejemplo, tiene una variante para 24 V o menos. O hay conectores basados ​​en la familiar serie XLR que podrían ponerse en servicio en esta aplicación. Incluso podría estar posicionando USB C para el papel.

Lamentablemente, no hay candidatos que encajen a la perfección. Esas formas CEE de bajo voltaje, por ejemplo, son voluminosas, costosas y difíciles de obtener. Y las muchas variantes de XLR ya tienen muchos usos que no deben confundirse con uno que entrega potencia, por lo que no es un buen comienzo. Mientras tanto, USB C requiere cables, enchufes y dispositivos activos, sacrificando cualquier pretensión de simplicidad. Claramente se requiere algo más.

Por extraño que parezca, tenemos un par de estándares establecidos para tomas de corriente de bajo voltaje. O tal vez debería decir estándares de facto, porque ninguno de ellos está establecido para el propósito o, de hecho, es adecuado para él. Simplemente han evolucionado a través de la necesidad y la disponibilidad de puntos de venta, en lugar de ser necesariamente una buena solución.

La toma USB A es nuestro primer estándar existente. Es un puerto de datos en lugar de una fuente de alimentación, pero puede suministrar 10 W de potencia como 5 V a 2 A, por lo que ha desarrollado una existencia separada como conector de alimentación. Puede encontrarlo en las verrugas de la pared, en los enchufes de pared, en los asientos de los aviones, trenes, automóviles y muchos otros lugares. Y a su vez, hay un montón de accesorios alimentados por USB para cuando no solo lo estés usando para cargar tu teléfono, algunos de los cuales no son novedades inútiles. Incluso generó una revolución de energía portátil, con paquetes de baterías de iones de litio con conectores USB como puntos de distribución de energía. Pero 10 W es una cantidad insignificante para más que el tipo de dispositivos portátiles con los que está acostumbrado a usarlo, y aunque el conector es bastante confiable, no es el más conveniente.

Nuestro otro estándar existente es el enchufe para accesorios de automóviles. 120 W de potencia de 12 V a 10 A es una perspectiva más útil, pero el conector en sí es un desastre. Evolucionó a partir del encendedor de cigarrillos que solía ser un equipo estándar en los automóviles, por lo que nunca se diseñó como un conector de propósito general. La popularidad de este conector solo se debe a que no hay una forma alternativa de acceder a la energía del automóvil y, con su enorme cilindro, no es conveniente. Casi todo lo que se puede decir es que un enchufe para accesorios de automóvil tiene suficiente espacio en su interior para albergar algunos dispositivos electrónicos, lo que hace que algunos de sus electrodomésticos sean casi autónomos.

Entonces, habiendo destrozado el estado inadecuado de los conectores de bajo voltaje existentes, ¿qué sugeriría como solución? Dada una hoja en blanco, ¿cómo distribuiría el bajo voltaje?

Primero, es importante especificar los voltajes y las corrientes y, por lo tanto, observar el nivel de potencia. Donde se escribe esto, las normas de cableado no se aplican a voltajes inferiores a 50 V, por lo que establece nuestro límite de voltaje superior. Y si bien es tentador elegir un voltaje cerca de la parte superior de ese límite, también tiene sentido quedarse con uno que tenga más probabilidades de ser útil sin más conversión. Entonces, aunque una parte de mí iría directamente a 48 V, en cambio me quedaría con los familiares 12 V.

En cuanto a nuestro estándar existente de 12 V, el enchufe para accesorios del automóvil ofrece 120 W, que debería ser suficiente para la mayoría de las luces y electrodomésticos de bajo voltaje. Por lo tanto, 12 V a 10 A por enchufe es un compromiso razonable, incluso si el enchufe del automóvil no lo es. Por lo tanto, necesitamos encontrar un enchufe más aceptable, y dado que un máximo de 10 A no es una corriente enorme, no debería ser demasiado difícil imaginar uno. Si tuviera un fabricante de enchufes y tomas a mi disposición y estuviera preparado para ignorar la caricatura XKCD anterior, comenzaría con un conjunto de pines bastante convencional, no muy diferente del conector de forma CEE anterior pero sin la robustez industrial, e incorporaría un fusible. para proteger el cable del aparato del fuego. Esos hábitos británicos BS1363, enchufes de red fusionados son difíciles de morir. En el marco del zócalo probablemente también incorporaría un regulador de 5 V para una salida USB.

Sin embargo, no queremos reemplazar una carga de verrugas de pared con una carga de cajas de PSU de modo conmutado. El objetivo de los enchufes descritos aquí es quitar otra parafernalia, no solo entregar energía. Claramente se requiere algún tipo de cableado. En este punto, debe haber una consideración de topología, ¿habrá un cable por enchufe y, de no ser así, cuántos enchufes caben en un cable? Si lo primero, entonces un cable flexible aislado de 16 A de nuestro punto de distribución con un solo fusible de 10 A por cable sería suficiente con suficiente margen para permitir tendidos de cable sensibles, mientras que si lo segundo, se requeriría algo más sustancial. Hay productos de barras colectoras de cobre aisladas flexibles de la industria de iluminación doméstica de bajo voltaje que serían suficientes, por ejemplo.

Esta ha sido una diatriba épica, un manifiesto personal, por así decirlo, para un futuro con tomas de corriente un poco más seguras y convenientes. De alguna manera, no espero ver surgir un sistema de distribución doméstico de bajo voltaje como este en el corto plazo, aunque puedo seguir esperando.

Su visión de la distribución de energía de bajo voltaje puede diferir de la mía, por ejemplo, puede incluir algún elemento inteligente que he evitado. Incluso podría ser un entusiasta de la tensión de red. Por favor, háganos saber en los comentarios.