Блоки питания телекамер и медные провода

Типичная ПЗС‑телекамера потребляет около 3…4 Вт. Это значит, что для телекамеры с питанием 12 В требуется источник постоянного тока, обеспечивающий 300 мА. Телекамере с питанием от сети 24 В требуется не более 200 мА. По мере развития технологии телекамеры будут потреблять все меньше энергии.

Если несколько телекамер подсоединены к центральной линии электроснабжения, то следует принимать во внимание падение напряжения и не перегрузить блок питания.

Еще один важный фактор, который необходимо проверять при использовании блоков питания постоянного тока, это проверка – стабилизированный блок питания или нет. Например, если используется блок питания постоянного тока 12 В/2 A DC, то рекомендуется иметь запас примерно 25–30 % мощности для уменьшения перегрева. Тщательно выбирайте блок питания. Когда некоторые производители заявляют характеристику 12 В/2 А, то 2 А может означать лишь максимальное значение. Это обычно определено для кратковременных пиковых нагрузок. Другими словами, вы не можете рассчитывать на постоянный ток 2 А от любого источника с маркировкой 2 А. Это действительно зависит от изготовителя и от модели. Часто блок питания 12 В постоянного тока имеет выход 13.8 В, используемый для зарядки аккумуляторов. Учтите все это для уменьшения перегрева телекамеры, особенно если кабель, соединяющий телекамеру с блоком питания, короткий. Обычно, если кабель питания имеет длину пару сотен метров, никакого вмешательства не требуется из‑за падения напряжения на проводах, но если телекамера находится поблизости от источника, то избыточная энергия где‑то должна рассеиваться, и обычно это происходит в самой телекамере.

Проще говоря, телекамера 12 В DC нагревается, если она подключена к блоку питания 13.8 В, а не к блоку 12 В, и это плохо сказывается на отношении сигнал/шум.

Нестабилизированные источники постоянного тока (обычно в форме адаптеров) – это не очень здоровые вещи для ПЗС‑телекамеры. Во‑первых, высока вероятность того, что вы сожжете предохранитель телекамеры из‑за бросков напряжения при подключении нагрузки (телекамеры в данном случае) и, во‑вторых, при напряжении более чем 12 В в телекамере происходит дополнительное рассеяние энергии.

И, наконец, если внутри телекамеры нет дополнительных стабилизаторов напряжения (преобразователей постоянного тока, DC/DC) или если эта стабилизация плохого качества, то пульсации нестабилизированного напряжения могут попасть в считываемые импульсы, влияя на видеосигнал.

Рис. 5.60. Падение напряжения

С другой стороны, в большинстве стабилизированных блоков питания есть защита от короткого замыкания. Это значит, что даже если инсталлятор ошибется с полярностью или концовкой, то блок питания срежет выход, таким образом защитив блок и камеры от повреждений. К тому же, со стабилизированными блоками питания можно настроить напряжение, компенсируя падение напряжения.

Нестабилизированные блоки – совсем другое дело.

Падение напряжения следует учитывать при удаленном подключении камер. Это особенно важно для камер 12 В DC, так как падение напряжения при низких напряжениях больше. Это следствие формулы Р = UI . Для конкретного уровня потребления камеры, чем ниже уровень напряжения, тем меньше ток, что неявно усиливает падение напряжения в длинном силовом кабеле.

При использовании камер АС (переменного тока), прежде всего, следует обратить внимание на номинальное напряжение (большинство камер требуют 24 В). Довольно часто попадаются трансформаторы с указанным вторичным напряжением при полностью нагруженном трансформаторе, как в случае галогенных ламп. Это может ввести в заблуждение, так как с большими и постоянными нагрузками трансформаторы могут показывать более низкое напряжение, чем в случае подключения только одной камеры.

Потребление тока камерой АС минимально (от 200 до 300 мА), так что вам стоит поискать трансформаторы с номиналом в 24 В АС. Никоим образом не менее важна форма синусоиды, которая особо критична при использовании бесперебойных блоков питания (UPS). Если используется UPS, дающий ступенчатую синусоиду, то она может проинтерферировать с электроникой камеры и фазовой настройкой. Если UPS является частью системы видеонаблюдения, то правдоподобная синусоида это то, к чему следует стремиться.

Ниже мы ознакомимся с базовым расчетом падения напряжения в так называемом кабеле «figure‑8», подсоединенном к одной камере 12 В DC.

Типичное сопротивление медных проводов, размеры и AWG приведены в таблице 5.3.

Таблица 5.3

Обычно популярный кабель «figure‑8» – это кабель типа 14/0.20. Первое число указывает число жилок, второе – диаметр каждой жилки в мм. Поперечное сечение кабеля равно 14 х (0.1)² х 3.14 = 0.44 мм²

Сопротивление медного провода «figure‑8» примерно 0.04 Ом на метр. Типичная спецификация производителя для 14/0.20 дает сопротивление петли DC равное 8 Ом/100 м (петля означает 2x100 м). Используя эти значения, мы можем оценить среднее падение напряжения при питании 12 В DC камеры через 300 м кабеля, воспользовавшись законом Ома.

Допустим, наша 12 В ПЗС‑камера потребляет ток 250 мА.

Это значит, что камера для блока питания является сопротивлением в 12 В / 0.25 А = 48 Ом.

Рис. 5.61. Напряжение блоков электропитания постоянного и переменного тока

Для 300 м кабеля 14/0.20 мы получим полное сопротивление петли в 24 Ом. Теперь блок питания «увидит» общее сопротивление в 72 Ом. 12 В разделятся между R_с и R_пзс пропорционально сопротивлениям, т. е. мы получим деление напряжений. По расчетам получается: U_dравно 4 В.

С таким падением напряжения – в 4 В – камера, скорее всего, работать не будет.

Поэтому следует увеличить напряжение (а компактный блок питания, совмещенный с вилкой (plug‑pack ) этого не может), по меньшей мере, до 16 В, согласно нашим вычислениям. Однако, на практике (и в зависимости от камеры) нам понадобится всего 13 В, так как наша камера может нормально работать всего с 9 В (если мы предполагаем падение напряжения в 4 В). Это справедливо в том случае, если внутренние минимальные требования камеры (благодаря наличию преобразователей DC/DC) не более 9 В.

Если бы нам пришлось использовать кабель 24/0.20, то мы бы получили общее сопротивление петли в 15 Ом, и, используя те же вычисления, мы получим падение напряжения всего в 2.8 В.

Вывод таков: чем толще кабель, тем меньше сопротивление петли, тем меньше падение напряжения. Может помочь увеличение или накачка напряжения при помощи стабилизирующего блока питания (UPS), так как диапазон регулирования таких блоков составляет от 10 В до 16 В DC.

Тот же принцип применим и к камерам 24 В АС, но только в этом случае мы говорим о среднеквадратическом напряжении, поэтому может показаться, что падение напряжения меньше.

Закон Ома справедлив и для постоянного, и для переменного тока, так что если мы попробуем посчитать падение напряжения при включении камеры (допустим 24 В АС), нам следует учесть два момента: меньший расход тока (так как выше вольтаж) и то, что 24 В АС – это на самом деле среднеквадратическое значение, т. е. 24 x 1.41 = 33.84 U_zp (volts zero‑to‑peak , вольт от нуля до пика). Применяя закон Ома, мы получим более низкое падение напряжения, чем в случае 12 В DC блока питания, но только из‑за различных значений тока и напряжения. Другими словами, более низкое падение напряжения с 24 В АС (и еще более низкое с 110 или 240 В АС) имеет место вовсе не потому, что к АС камерам применяются другие законы, а просто потому, что выше напряжение. Фактически по этой же причине энергия с электростанций распределяется не на том уровне, который используется в домах, а передается под напряжением в десятки тысяч вольт, так что ток и падение напряжения в кабеле при передаче на дальние расстояния становятся приемлемыми.

В качестве средства для простого расчета и справок здесь приводится таблица 5.3 со списком стандартных медных проводов, содержащая также ближайший AWG номер, наиболее распространенную многожильную технику, площадь сечения в мм² и сопротивление в омах.