W praktyce zasilanie kamer przemys³owych jest niezwykle wa¿nym elementem, choæ w rzeczywisto¶ci temu zagadnieniu po¶wiêca siê bardzo ma³o uwagi. Zasilanie w du¿ym stopniu wp³ywa na prawid³owe dzia³anie ca³ej instalacji monitoringu wizyjnego. Z³ej jako¶ci zasilanie (s³abej jako¶ci zasilacze i przewody) s± bardzo czêsto przyczyn± awarii oraz wadliwego dzia³ania systemów telewizji przemys³owej.
Kamery przemys³owe zasilane s± przy pomocy napiêcia sta³ego 12V DC oraz napiêcia zmiennego 24V AC lub 230V AC.
W zale¿no¶ci od w³a¶ciwo¶ci technicznych kamery oraz wymagañ systemu monitoringu stosuje siê ró¿ne przewody zasilaj±ce i do transmisji sygna³u video. Najczê¶ciej we wspó³czesnych systemach telewizji przemys³owej mamy do czynienia ze specjalistycznym okablowaniem YAP 75-0.59/3.7+2x0,5 (instalacje wewnêtrzne) lub XYAP PE 75-0.59/3.7+2x0.50 (instalacje zewnêtrzne), które oprócz przewodu do transmisji wizji (kabel koncentryczny) posiada dodatkowe dwie ¿y³y zasilaj±ce.
Zasilanie kamer napiêciem zmiennym 230V AC
Du¿a czê¶æ oferowanych na rynku kamer jest zasilana napiêciem zmiennym 230V AC. Taki stan rzeczy wynika przede wszystkim z kilku zalet jakie posiada ten rodzaj zasilania. Podstawow± zalet± zasilania napiêciem 230V AC jest maksymalna odleg³o¶æ na jak± mo¿e byæ przesy³ane napiêcie. Kamery 230V AC mog± byæ zasilane na du¿e odleg³o¶ci bez konieczno¶ci stosowania dodatkowych urz±dzeñ. Kolejn± zalet± jest ogólnodostêpno¶æ napiêcia 230V AC, poniewa¿ znajduje siê ono w ka¿dej sieci energetycznej budynków.
Prace instalatorskie prowadzone z napiêciem 230V AC wi±¿± siê z du¿ym niebezpieczeñstwem, co wymaga znajomo¶ci podstawowych zasad bezpieczeñstwa. Do najwa¿niejszych zasad bezpieczeñstwa, z ca³± pewno¶ci± mo¿na zaliczyæ:
Monta¿ kamer zasilanych napiêciem zmiennym 230V AC wymaga zachowania szczególnej ostro¿no¶ci, dlatego wiêkszo¶æ specjalistów z bran¿y zaleca stosowanie urz±dzeñ zasilanych tzw. „bezpiecznym” napiêciem sta³ym 12V DC.
Wszystkie bezpieczne urz±dzenia (kamery, obudowy z grza³kami, itp.) zasilane napiêciem zmiennym 230V AC s± oznaczone symbolem CE.
Wszystkie zadnienia pracy z napiêciem zmiennym 230V zosta³y zawarte w odpowiednich przepisach i normach.
Zasilanie kamer napiêciem sta³ym 12V DC
W du¿ych systemach telewizji przemys³owej czêsto istnieje konieczno¶æ stosowania bardzo d³ugich przewodów zasilaj±cych. W przypadku transmisji sygna³u video na du¿e odleg³o¶ci przy pomocy okablowania koncentrycznego nie ma wiêkszych problemów, poniewa¿ bez znacz±cego pogorszenia jako¶ci (akceptowalny poziom), obraz mo¿na przesy³aæ na odleg³o¶æ do 400 metrów za pomoc± przewodu YAP 75-0.59/3.7+2x0,5 (powy¿ej tej odleg³o¶ci w celu zachowania dobrej jako¶ci sygna³u nale¿y stosowaæ specjalne wzmacniacze sygna³u video). Problem pojawia siê w momencie gdy chcemy zasiliæ kamery za pomoc± bardzo d³ugich przewodów.
Analizuj±c zasilanie napiêciem sta³ym 12V DC pierwsz± jego zalet± z ca³± pewno¶ci± jest wysoki poziom bezpieczeñstwa prac instalacyjnych. Ze wzglêdu na fakt, ¿e jest to tzw. napiêcie bezpieczne nie istnieje ryzyko pora¿enia jak to ma miejsce w przypadku zasilania napiêciem zmiennym 230V AC.
G³ówn± wad± zasilania napiêciem bezpiecznym 12V DC s± spadki napiêcia na d³ugich przewodach zasilaj±cych, co znacznie ogranicza odleg³o¶æ na jak± mo¿na przesy³aæ napiêcie. Istnieje jeszcze jeden problem, który wi±¿e siê z informacjami podawanymi przez producentów w specyfikacjach technicznych kamer zasilanych napiêciem 12V DC. Producenci bardzo rzadko informuj± nas o odchy³ach napiêcia przy których kamery zasilane tym napiêciem mog± funkcjonowaæ prawid³owo. Rzetelna informacja na temat zasilania kamery powinna zawieraæ informacje odno¶nie dolnej i górnej granicy napiêcia zasilaj±cego. Napiêcie na kamerze zasilanej napiêciem sta³ym 12V DC nie mo¿e byæ mniejsze ni¿ 11V. Kamery na których jest napiêcie mniejsze ni¿ 11V zaczynaj± mieæ problemy z prawid³ow± prac±, co wi±¿e siê nie tylko z za³±czaniem ale równie¿ z poprawnym wytwarzaniem obrazu np. gubienie kolorów.
Nale¿y równie¿ pamiêtaæ, ¿e w momencie gdy kamerê zasilan± napiêciem 12V DC w obudowê np. z grza³k±, odleg³o¶æ na jak± jest prawid³owo zasilana maleje o oko³o 20 metrów. W celu zniwelowania tego problemu nale¿y stosowaæ przewody o wiêkszym przekroju.
Poni¿ej zosta³a przedstawiona tabela, która pokazuje jaki max. pr±d mo¿emy przesy³aæ przy wybranej odleg³o¶ci i przekroju poprzecznym kabla. Wyniki pomiarów przedstawionych w tabeli zosta³y przeprowadzone zgodnie z prawem Ohma i uwzglêdniaj± spadek napiêcia na przewodzie rzêdu 1V.
Jak wynika z tabeli np. kamerê przemys³ow± o poborze pr±du rzêdu 210mA (standardowy) mo¿na kablem o przekroju 0,5 mm2 zasiliæ na odleg³o¶æ 70 metrów, za¶ przewodem o przekroju 1,0 mm2 na odleg³o¶æ oko³o 250 metrów. Wniosek: Grubo¶æ ¿y³y przewodu zasilaj±cego ma istotny wp³yw na odleg³o¶æ na jak± mo¿emy zasiliæ kamerê.
Problem spadku napiêcia na przewodach zasilaj±cych i jego rozwi±zanie
Spadek napiêcia na przewodach zasilaj±cych w przypadku du¿ych odleg³o¶ci jest powa¿nym problemem, poniewa¿ negatywnie wp³ywa na dzia³anie i skuteczno¶æ pracy ca³ej instalacji monitoringu wizyjnego. Problem spadku napiêcia na przewodach zasilaj±cych w przypadku napiêcia 12V DC mo¿na rozwi±zaæ poprzez stosowanie ró¿nych zasilaczy. Stabilizatory eliminuj± ewentualne spadki napiêcia zwi±zane z d³ugo¶ci± linii lub w³±czeniem siê termostatu. Ponadto, stosowanie zasilania niskonapiêciowego pozwala na pod³±czenie wszystkich urz±dzeñ pod zasilacz awaryjny UPS. W zale¿no¶ci od zapotrzebowania stosujemy:
Zasilanie kamer po skrêtce UTP
Skrêtka nieekranowana UTP to okablowanie powszechnie stosowane w sieciach telefonicznych i informatycznych. Struktura kabla UTP sk³ada siê ze skrêconych ze sob± par przewodów, które tworz± tzw. liniê zrównowa¿on± (symetryczn±).
Ze wzglêdu na swoje w³a¶ciwo¶ci techniczne i coraz wiêkszy wp³yw rozwi±zañ informatycznych na systemy telewizji przemys³owej, przewody UTP s± coraz czê¶ciej stosowane w tego typu instalacjach. W przypadku transmisji video za pomoc± skrêtki UTP mo¿emy stosowaæ transformatory video, co pozwala na wykorzystanie wolnych par przewodu do zasilania kamer przemys³owych.
Obecnie wyró¿niamy dwie g³ówne kategorie okablowania UTP: kategoriê 3 (10 Mb/s) i kategoriê 5 (100 Mb/s) np. UTP 5 CABLETECH.
Popularno¶æ przewodów UTP w systemach telewizji przemys³owej wynika z faktu, i¿ s± one tañsza od skrêtki ekranowanej STP. Zasilanie po skrêtce nieekranowanej UTP w praktyce jest bardzo podobnym rozwi±zaniem do “niskonapiêciowego zasilania”. Du¿± zalet± UTP jest mo¿liwo¶æ przy pomocy jednego przewodu realizacja transmisji sygna³u wideo i zasilania.
Z wzglêdów ekonomicznych zasilanie po skrêtce UTP 5 CABLETECH jest obecnie najkorzystniejszych rozwi±zaniem, poniewa¿ pozwala na znaczne zminimalizowanie kosztów jakie wi±¿± siê z zakupem przewodów. Jest to ju¿ zauwa¿alne nawet w przypadku systemów sk³adaj±cych siê z ma³ej ilo¶ci kamer.
Dodatkowa zalety zasilania realizowanego za pomoc± skrêtki UTP:
Maksymaln± odleg³o¶æ zasilania realizowanego po skrêtce UTP w zale¿no¶ci od zastosowanego transformatora sieciowego i termostatu przedstawia poni¿sza tabela.
Zasilanie kamer za pomoc± PoE (Power over Ethernet)
Zasilanie kamer za pomoc± technologii PoE (Power over Ethernet) polega na przesy³aniu energii za pomoc± skrêtki do urz±dzeñ bêd±cych elementami sieci Ethernet. Sposób dzia³ania tej niezwykle funkcjonalnej metody zasilania nadszed³ wraz ze standardem IEEE 802.3af, w którym zosta³y zawarte wszystkie informacje zwi±zane z technologi± PoE. Standard IEEE 802.3af umo¿liwia miêdzy innymi pod³±czenie zasilacza do ka¿dego urz±dzenia wyposa¿onego w PoE.
Technologia PoE pozwala na zasilanie urz±dzeñ pracuj±cych w sieci (np. kamery IP) za pomoc± tradycyjnej skrêtki (minimum kategoria 3). Napiêcie zasilaj±ce jest pobierane bezpo¶rednio z sieci IP. Pierwotnie zasilanie PoE mia³o dysponowaæ napiêciem 48V, jednak w praktycznym zastosowaniu mie¶ci siê w zakresie od 25V do 60V przy maksymalnym pr±dzie rzêdu 400mA (zale¿ne od impedancji).
Zasilacze PoE funkcjonuj± jako samodzielne urz±dzenia lub stanowi± integraln± cze¶æ kamery IP (wbudowane). Zasilanie realizowane przy pomocy technologii PoE gwarantuje poprawne dzia³anie urz±dzeñ z wykorzystaniem tylko jednej skrêtki przesy³aj±cej dane (np. obraz z kamery) i napiêcie zasilaj±ce. Zasilanie PoE cieszy siê coraz wiêkszym zainteresowaniem, co bezpo¶rednio wi±¿e siê ze wzrostem popularno¶ci kamer sieciowych IP.