Блоки управления поворотным устройством

Самый простой способ управления поворотным устройством с питанием 24 В АС – это просто подвести 24 В к одному из электродвигателей. Это значит, что при заранее определенном соединении управление поворотным устройством может быть достигнуто приложением определенного напряжения (для каждого из четырех направлений перемещения) относительно общего провода. Итак, пять проводов дадут нам полное управление типичным поворотным устройством. Для управления фокусировкой и трансфокатором требуется еще три провода (один для увеличения, плюс и минус, один для фокуса и один общий). Всего для так называемого PTZ‑контроллера потребуется восемь проводов. Это самый дешевый способ управления телекамерой на поворотном устройстве, но для дистанционного управления с расстояния в пару сотен метров это непрактично.

В большинстве систем видеонаблюдения используется цифровое управление, для которого требуется лишь кабель витой пары, через который матричный видеокоммутатор обменивается информацией с несколькими PTZ‑устройствами одновременно. Эти устройства часто называют PTZ‑удаленными блоками управления, PTZ‑декодерами и PTZ‑приемниками управления (Представляется, что более удачное название – приемник сигналов телеуправления. Прим. ред .). Они представляют собой электронные устройства (рассмотренные в разделе о

матричных видеокоммутаторах), которые получают и декодируют команды, поступающие с пульта управления положением телекамеры: поворот, наклон, увеличение и фокус (иногда еще и диафрагма).

Как упоминалось ранее, производители, к сожалению, не выработали единого стандарта кодирования и интерфейсов, это означает, что приемник сигналов телеуправления одного производителя не может быть использован вместе с матричным видеокоммутатором другого.

В зависимости от конструкции приемника сигналов телеуправления могут контролироваться и другие функции: омыватель и очиститель стекла термокожуха, включение и выключение дополнительных устройств и пр. Эти устройства могут также подавать электропитание на телекамеру: либо 12 В постоянного тока, либо 24 В переменного тока.

Рис. 12.8. PTZ‑контроллер для непосредственного управления объективом и электродвигателями поворотного устройства

Рис. 12.9. Типичный приемник сигналов телеуправления

Скорость перемещения поворотного устройства при использовании синхронных электродвигателей 24 В переменного тока (такие электродвигатели используются чаще всего) зависит от частоты сети электропитания, массы и передаточного отношения поворотного механизма. Типичная скорость поворота составляет 9°/с, наклона – 6°/с. Это связано с моментом вращения, необходимым для перемещения определенной нагрузки, которая обычно превышает 5 кг (телекамера + объектив + кожух). В некоторых конструкциях достигается большая скорость поворота, около 15°/с, благодаря уменьшению веса телекамеры и объектива и различным передаточным числам. Большинство поворотных устройств переменного тока, управляемых синхронными электродвигателями, имеют фиксированные скорости, так как они зависят от частоты сети.

Существуют усовершенствованные блоки управления поворотным устройством, в которых применяется искусственная частота, ниже или выше промышленной частоты. Для более тонкого управления используются малые скорости (при полном увеличении вариообъектива), а для быстрого реагирования в кризисных ситуациях – большие скорости. Пульт управления определяет нужную скорость, основываясь на времени, в течение которого нажат указывающий направление джойстик.

Еще большие скорости могут быть достигнуты, если используются шаговые двигатели постоянного тока и специально разработанные приемники сигналов телеуправления. В последние годы поворотные устройства стали еще более быстрыми, а скоростные поворотные камеры тем более – их скорость выше 100°/с.

Создание таких быстрых поворотных систем создает некоторые проблемы, требующие своего внимания: телекамера перемещается так быстро, что ею становится невозможно управлять вручную, или, по крайней мере, это становится неудобно; еще более критичными становятся механизм конструкции и его долговечность, так как возрастают силы инерции.

Если скорость поворота умножается на коэффициент трансфокации вариообъектива, то быстрое движение нам кажется еще более быстрым.

Итак, к управлению скоростными поворотными камерами требуется новый подход. Новые решения предлагаются в некоторых новых конструкциях, которые достигают скорости более 300°/с при точном позиционировании. Это достигается за счет увеличения электронной и механической точности. Существует большая разница между просто быстрой и быстрой и дружественной для пользователя системой. В дружественной системе при увеличении изображения происходит снижение скорости поворота/наклона, и увеличение скорости, когда изображение предметов мелкое, или при работе с предустановками скорость поворота большая (300°/с), а при ручном управлении скорость падает до 45°/с

Рис. 12.10. В скоростных поворотных камерах приемник сигналов телеуправления встроен в купол

Рис. 12.11. В больших купольных устройствах возможно использование комбинации различных систем телекамера/объектив

Работа с предустановками возможна только в тех случаях, когда используется приемник сигналов телеуправления с так называемой РР‑электроникой. И понятно, поворотное устройство и объективы должны иметь встроенные предустановочные резисторы.

Перечислим провода между приемником сигналов телеуправления и поворотным устройством: 5 проводов для выполнения основных функций поворотов и наклона, как говорилось ранее (поворот влево, поворот вправо, наклон вверх, наклон вниз и общий), 4 провода для позиционирования в предустановленное положение (плюс питания переменного резистора, минус питания, обратная связь поворота и обратная связь наклона), три провода для функций трансфокатора и фокусировки (иногда потребуются 4, это зависит от типа вариообъектива) и 4 провода для предустановок трансфокатора и фокусировки. Всего требуется 16 проводов. Сечение проводов управления предустановками и проводов трансфокатора и фокусировки некритична, так как для этих функций нужен очень небольшой ток, но вот с проводами управления поворотом следует быть осторожнее – их выбор определяется характеристиками электродвигателей.

И не забудем упомянуть о том, что приемники сигналов телеуправления поворотным устройством обычно устанавливаются рядом с телекамерой. Этому есть две причины: практичность (не требуется длинный 16‑жильный кабель) и проверка работы при установке и эксплуатации (необходимо контролировать, что делает поворотное устройство, когда на приемник сигналов телеуправления посылаются конкретные команды).

Однако, если того требует ситуация, приемник сигналов телеуправления может быть удален на пару сотен метров от телекамеры.

Рис. 12.12. Потолочная купольная камера

Кожухи телекамер

Кожухи используются для защиты телекамер от воздействия внешней среды и/или для маскировки направления видеонаблюдения.

Кожухи могут быть простыми в конструкции, установке и использовании, но они в равной мере могут влиять на качество изображения и срок службы телекамеры, если не защищают ее должным образом от дождя, снега, пыли и ветра, или если они низкого качества.

Кожухи бывают самых разных размеров и форм, в зависимости от применения телекамеры и ее длины. Раньше телекамеры с передающими трубками и вариообъективами были намного больше, и для них требовались кожухи длиной в 1 метр и массой более 10 кг. Сегодня ПЗС‑телекамеры становятся все меньше, то же справедливо и в отношении объективов, и поэтому кожухи тоже становятся меньше.

Рис. 12.13. Типичный уличный кожух для телекамеры

В последние годы много внимания уделялось эстетике и функциональности кожухов, в частности, простоте доступа для обслуживания, скрытию кабельной подводки и подобным вопросам.

В наши дни, с уменьшением размеров телекамер, вместо традиционных кожухов часто используются тонированные купольные системы, которые гораздо лучше вписываются в интерьер помещений и прекрасно сочетаются с архитектурой зданий. Часто считается, что стекло кожуха не имеет большого значения, но если стекло неподходящего качества, то оптические искажения и спектральные ослабления могут повлиять на качество изображения. Другой важный фактор – это прочность стекла, необходимая для защиты телекамеры в требующей этого обстановке. Оптическая точность и однородность еще более критичны для купольных камер, так как в этом случае более заметно влияние оптической точности и искажения стекла (пластика) на качество изображения. Тонированные купола часто используются для маскирования направления визирования телекамеры. В случае тонированных куполов следует учитывать ослабление света. Обычно оно составляет порядка одного F‑числа, что соответствует ослаблению света в два раза.

Многие кожухи имеют встроенный подогрев и вентилятор. Подогрев может понадобиться в районах с большой влажностью, где ожидается много льда и снега. Обычно для стандартного кожуха достаточно мощности подогревателя 10 Вт. Подогреватели могут работать от источников электропитания 12 В постоянного тока, 24 В переменного тока или даже от сети. Прежде чем подключать подогрев, следует проверить соответствие питающего напряжения. Ничего страшного не случится, если подогреватель, рассчитанный на 240 В (или даже 110 В) подсоединить к источнику напряжения 24 В (хотя вы не получите достаточного нагрева), но вот наоборот поступать не рекомендуется. Также избегайте примитивных импровизаций, не проделав расчетов, например, не стоит использовать последовательное соединение двух подогревателей на 110 В вместо одного подогревателя 240 В (110 + 110 = 220). Небольшая разница (240 В вместо 220 В) достаточна для выделения избыточного тепла и может привести к быстрому перегоранию подогревателя или даже вызвать пожар.

Если требуется установить подогреватель в уже смонтированный кожух, то можно довольно просто сконструировать подогреватель при помощи резистора в 30–50 Ом и номинальной мощности 20 Вт (для 24 В переменного тока). Для автоматического управления подогревом можно использовать термореле с нормально замкнутыми контактами, срабатывающие при низкой температуре. Не забудьте при этом, что телекамера, имеющая мощность потребления в пару ватт, тоже работает как подогреватель, и если используется маленький и герметичный кожух, то этого тепла может хватить на то, чтобы исключить влажность внутри кожуха. Однако для снежных районов необходим хороший подогреватель, расположенный близко к стеклу кожуха.

Рис. 12.14. Угловой вандалозащищенный кожух

Рис. 12.15. Важная характеристика кожуха – удобный доступ к телекамере

В районах с высокими температурами следует использовать вентиляторы, иногда их можно комбинировать с подогревателями. Источник электропитания для вентилятора может быть либо переменного, либо постоянного тока; следует выбирать вентиляторы хорошего качества, так как вентиляторы постоянного тока рано или поздно приведут к возникновению искр от вращения щеток, наводящих помехи на видеосигнал.

Итак, подогреватели и вентиляторы – это дополнительные заботы, но если вам все же приходится их устанавливать, то убедитесь в том, что вы правильно подали на них необходимое напряжение. Обычно они включаются и выключаются автоматически, в зависимости от понижения или повышения температуры, и не нуждаются в ручном управлении.

Если в систему предполагается добавить блок омыватель/очиститель, то потребуется специальный кожух. Специальный – потому что потребуется согласование между механизмом очистителя и окном кожуха. Следует отметить, что в случае использования блока омыватель/очиститель, приемник сигналов телеуправления должен иметь выход для управления этими функциями. Это может быть 24 В, 220–240 В или 110 В переменного тока. Другая проблема при использовании омывателя – всегда нужно проверять, что в емкости омывателя имеется достаточное количество чистой воды.

Кожухи и боксы (в которых размещают приемники сигналов телеуправления), подверженные воздействию окружающей среды, классифицируются по индексу защиты – IP‑рейтингу. Эти числа определяют степень устойчивости к механическим воздействиям и различным уровням агрессивного воздействия пыли и влаги.

Большинство кожухов хорошо защищены от воздействия окружающей среды, но для некоторых специализированных систем может потребоваться еще более сильная защита. Системы, которые могут подвергнуться нежелательному вмешательству человека или механизмов, нуждаются в вандалозащищенных кожухах; в этом случае необходимо использовать специальное, небьющееся стекло (обычно лексан), а также специальные крепежные винты. Для дополнительной безопасности в систему могут быть добавлены тамперные датчики. В таком случае сигнал тревоги при вскрытии кожуха поступает в центр управления, обычно от приемника сигналов телеуправления – если в нем заложена такая опция.

И наконец, бывают пуленепробиваемые, взрывостойкие и подводные кожухи, но это редкие, специально разрабатываемые и очень дорогие приспособления. Поэтому мы не будем рассматривать их в этой книге, но если вам захочется узнать о них побольше, свяжитесь с местным поставщиком. (Отметим еще взрывобезопасные кожухи, допускающие их установку в помещениях, где категорически недопустимо искрообразование. Прим. ред .)

Рис. 12.16. Специализированный кожух с водяным охлаждением для температур до 1300 °C