A A A

Zasilanie kamer telewizji przemysłowej

Zasilanie kamer

Rozważenie właściwego sposobu zasilania punktów kamerowych stanowi podstawę prawidłowego, bezpiecznego i niezawodnego projektu instalacji telewizji użytkowej. Często temat ten jest traktowany jako "dodatkowy" i rozwiązań szuka się "na szybko" po instalacji, która pomimo dobrze dobranych teoretycznie kamer, rejestratorów i innych urzadzeń nie spełnia założonych wymagań. Obraz nie jest stabilny, widzimy na ekranie różne pasy i inne zakłucenia. W niektórych sytuacjach kamery raz działają a raz nie. Problem zaczyna istnieć np. gdy załączają się grzałki potrzebujące dodatkowego prądu lub oświetlacze które wprawdzie nie pobierają dużego prądu to jednak w sytuacji zastosowania zasilania zaspokajającego potrzeby w stopniu minimalnym mogą również być przyczyną narastajacych problemów.

Możemy rozważyć kilka sytuacji:

  • Zasilanie kamer 12V DC
      - najbardziej popularne rozwiązanie;
      - zaletą jest bezpieczeństwo instalacji niskonapięciowej;
      - najwiekszą wadą i problemem jest spadek napięcia ograniczający maksymalną odległość przewodu zasilającego; Pomimo iż producenci nie podają jaki odchył od wymaganych 12V jest dopuszczalny dla konkretnej kamery można przyjąć, że napięcie nie powinno spaść poniżej 11 V! Większość kamer przestaje działać w okolicach 10,5V. Poniżej 11V kamery mogą gubić kolor lub mieć problem w ogóle z załaczeniem się. Typowa kamera pobiera od 150 do 250mA. Korzystając z prawa Ohma możemy wyliczyć, że maksymalna odległość przy zastosowaniu typowego kabla YAP z żyłami zasilającymi 0,5mm2 (rezystencja ok 4,4 Ohm/100m) to 60m. Odległość ta maleje gdy dołączamy termostat z grzałką na 12V do 20m.

      Tabela przedstawia jaki maksymalny prąd możemy przesłać przez kable aby spadek napięcia nie przekroczył 1V.

      Długość kabla

      Max. Prąd
      YAP
      0.5 mm2

      Max. Prąd
      kabel
      1,0 mm2

      Max. Prąd
      kabel
      1,5 mm2

      Max. Prąd
      kabel
      2,5 mm2

      [m]

      [A]

      [A]

      [A]

      [A]

      10

      1,471

      2,941

      4,412

      7,353

      20

      0,735

      1,471

      2,206

      3,676

      30

      0,490

      0,980

      1,471

      2,451

      40

      0,368

      0,735

      1,103

      1,838

      50

      0,294

      0,588

      0,882

      1,471

      60

      0,245

      0,490

      0,735

      1,225

      70

      0,210

      0,420

      0,630

      1,050

      80

      0,184

      0,368

      0,551

      0,919

      90

      0,163

      0,327

      0,490

      0,817

      100

      0,147

      0,294

      0,441

      0,735

      150

      0,098

      0,196

      0,294

      0,490

      200

      0,074

      0,147

      0,221

      0,368

      250

      0,059

      0,118

      0,176

      0,294

      300

      0,049

      0,098

      0,147

      0,245

      350

      0,042

      0,084

      0,126

      0,210

      400

      0,037

      0,074

      0,110

      0,184

      450

      0,033

      0,065

      0,098

      0,163

      500

      0,029

      0,059

      0,088

      0,147


      Rozwiązaniem problemu spadku napięcia może być zwiekszenie możliwych odległości przez użycie kabla o większym przekroju. Metoda ta ma jednak tę wadę, że przy zmiennym obciążeniu ( włączanie i wyłączanie termostatu) spadek napięcia będzie się zmieniał i przy dużej odległości, wzrost napięcia przy wyłączeniu termostatu może uszkodzić kamerę. Natomiast przy stałym obciążeniu (np. dla kamer wewnętrznych) musimy stosować dla każdej kamery osobny regulowany zasilacz w zależności od długości kabla.

      Innym rozwiązaniem jest stosowanie np.: tzw. „niskonapięciowego zasilania” polegające na podaniu bezpiecznego napięcia (napięcie bezpieczne dla człowieka to 60V DC i 48 V AC) np. 40V DC z zasilacza i zastosowaniu stabilizatora na 12V przy kamerze. Przykładowo dla odległości do 250m możemy korzystać z transformatora zasilającego 24V AC. Przy większych odległościach zalecany jest transformator 29V AC. System niskonapięciowy z wykorzystaniem wyżej opisach zasilaczy pozwala na przesłanie napięcia do kamer z termostatami do 300m a bez termostatów do 980m.

      Zalecanym rozwiazaniem jest stosowanie zasilaczy buforowych o podwyższonym napięciu wyjściowym np: 13,8V DC dzięki którym mamy "zapas" 2,8V na ewentualne spadki napięć. Należy się jednak liczyć z możliwością uszkodzenia kamer które nie są przystosowane do pracy przy wyższym napięciu (przypadek raczej rzadki).

      Kamery zasilane napięciem 12V DC powinny być zasilane napieciem stabilizowanym i dobrze filtrowanym!

  • Zasilanie kamer 220V AC
      Zaletą jest odległość na jaką można przesłać to napięcie jak i powszechna dostępność w obiektach.
      Wadą główną jest bezpieczeńswo:
      - brak znaku CE na obudowach z grzałką na 220V!
      - brak zacisku dla przewodu zerowego (obowiązkowego przy metalowych obudowach zasilanych napięciem 230V)!
      - kable YAP posiadaja dwa przewody przeznaczone do zasilania.
      - grzałka i termostat w obudowie ma miejsca nie izolowane!
      - oryginalne wtyczki z kamer do sieci 220V często muszą być zdemontowane podczas instalacji w obudowach.
      - często przewód zerowy doprowadzony do kamery musi byc odłaczony z powodu złej jakości obrazu.
      - konserwacja takich punktów kamerowych (szczególnie zewnętrznych) może łączyć się z niebezpieczeństwem porażenia prądem!

      - instalacje takie są możliwe jednak należy przestrzegać zasad instalacji wysokonapięciowych i używać odpowiednio zabezpieczone urządzenia (przez co dużo droższe).

      Podsumowując: instalacja takich punktów może być działaniem niezgodnym z prawem i stwarzającym niebezpieczeństwo.

  • Zasilanie kamer 24V AC
      Kamery zasilane takim napieciem w sumie słabo sie przyjęły na naszym rynku, jednak należy zwrócić uwagę, że wielu producentów stosuje ten typ zasilania w szybkoobrotowych zintegrowanych punktach kamerowych. Jest to na pewno rozwiązanie mniej podatne na problem spadków napięcia oraz funkcjonujące w ramach bezpiecznych niskonapięciowych instalacji; przez to warte rozważenia przy budowie większych systemów telewizji dozorowej.
  • Zasilanie po skrętce UTP
      Z ekonomicznego punktu widzenia użycie skrętki jest najlepszym rozwiązaniem, ze względu na niski koszt kabla i szerokie zastosowanie. Istnieją różne sposoby wykorzystania w tym celu kabla UTP.
      Przy zastosowaniu odpowiedniej technologii (zasilacz AC, odpowiedni transformator przesyłający obraz i napiecie niestabilizowane ok. 40V DC kablem UTP oraz stabilizator napiecia 12V DC przy kamerze) możemy wykorzystać również dodatkowe zalety przesyłu po skrętce: brak zakłóceń energetycznych (np. włączanie na obiektach maszyn dużej mocy) ze względu na różnicowe przesyłanie sygnału.
      Dodatkową zaletą są odległości, na jakie możemy przesłać napięcie po skrętce. Przykładowo przy wykorzystaniu zasilacza 29V AC dla jednej kamery pobierającej 250 mA możemy zastosować to rozwiazanie aż do 1080m! a dla kamery z termostatem i grzałką pobierajacymi dodatkowo 500mA 260m!
  • Zasilanie PoE kamer sieciowych (IP)
      W specyfikacji IEEE 802.3-2005 (IEEE 802.3af) zawarte są dane na temat standardu PoE (Power over Ethernet). Urządzenia zasilające używają napiecia w zakresie 36–57 V DC, gdzie nominalnym napięciem jest 48 V, korzystając z dwóch spośród czterech par przewodów kabla Cat.3/Cat.5e dostarczając prąd w zależności od potrzeb z zakresu 10–400 mA z zastrzeżeniem maksymalnego poboru 15.40 W. Warto zaznaczyć, ze istnieją także różne implementacje tego standardu wykorzysując inne przewody do realizacji funkcji zasilania (mode A i B)
      Do zasilania kamer lub innych urządzeń tego typu można używać specjalnych przełączników (switchy), które oferują taką funkcjonalność, jak również autonomiczych zasilaczy włączanych w ostatni segment sieci gdzie do kabla sieci informatycznej zostanie "dodane" zasilanie dla urządzenia.
      Należy pamietać, że standardy sieci informatycznej zakładają odległości nie większe niż 100 m dla segmentu sieciowego realizowanego na kablu miedzianym!

    Uwagi końcowe

    Należy jeszcze zwrócić uwagę na zjawisko tętnienia w zasilaczach. Tętnienie jest to składowa sieci 50 Hz, która mimo odfiltrowania pojawia się na wyjściu zasilacza. Tętnienia wzrastają wraz z obciążeniem zasilacza i po przekroczeniu nominalnej wartości obciążenia staja się tak duże, ze mogą pojawić się na ekranie w postaci jaśniejszych i ciemniejszych grubych poziomych pasów. Najczęściej pasy te przesuwają się wolno po ekranie (dotyczy kamer nie synchronizowanych z siecią). Pomiar wartości tętnień wymaga oscyloskopu. Jest to więc znaczne utrudnienie podczas uruchamiania instalacji. Pamiętać więc należy, by po załączeniu wszystkich możliwych odbiorników nie przekraczać prądu znamionowego zasilacza.

    (na podstawie informacji dostępnych w internecie i zebranych doświadczeń) A.P.

  •