Zasilanie kamer przemysłowych – nowe tendencje.

Spis treści

Wstęp.

Zasilanie kamer 230V AC.

Zasilanie kamer 12V DC.

Zasilanie kamer po skrętce UTP.

Wstęp.

W opisach systemów monitoringu wizyjnego - temat zasilania kamer poruszany jest nader rzadko a
stanowi on często główną przyczynę wadliwie działającego systemu. Produkowane są kamery
zasilane napięciem stałym (DC) 12V, oraz zasilane napięciem zmiennym (AC) 24V lub 230V.
Kamery zasilane 24 V AC nie przyjęły się na naszym rynku, wobec czego w ofertach firm mamy do
wyboru kamery 12V DC oraz 230V AC.

Najczęściej stosowanym przewodem do transmisji obrazu jest kabel YAP 75-0.59/3.7+2x0,5
posiadający oprócz kabla koncentrycznego dwie żyły zasilające.

[Rys 1]

Spis treści

Zasilanie kamer 230V AC.

Do zalet zasilania na 230V niewątpliwie można zaliczyć odległość, na jaką można przesłać to
napięcie jak i powszechną dostępność sieci w instalowanych obiektach. Na tym jednak zalety
zasilania tym napięciem się kończą. Do najpoważniejszych wad takiego rozwiązania należy brak
bezpieczeństwa zarówno użytkowników jak i ekip montujących.

Podstawowe wady to:

Brak znaku bezpieczeństwa na kablu zasilającym (CE).

1.

Obudowy zewnętrzne do kamer (np. TP-601) z grzałką 220V nie posiadają znaków CE.

2.

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

1 z 8

2013-06-11 23:37

[Rys 2]

Nie posiadają też zacisku dla przewodu zerowego ( obowiązkowego przy metalowych
obudowach zasilanych napięciem 230V). Kabel YAP również nie posiada przewodu zerowego.

3.

[Rys 3]

Zarówno grzałka jak i termostat zamontowany w obudowie ma miejscami nieizolowane (!)
przewody i punkty lutownicze do podłączenia tak wysokiego napięcia.

4.

[Rys 4]

Sama kamera wyposażona jest we wtyczkę do typowego gniazda sieciowego 230V. Aby
wyprowadzić kabel z obudowy przez przewidziane do tego przepusty kablowe, musimy obciąć
wtyczkę ( tracąc tym samym gwarancję) i podłączyć przewód za pomocą kostki w dodatkowej
puszcze energetycznej poza obudową lub umieścić puszkę wewnątrz obudowy kamery.
Wtyczka ma co prawda przewód zerujący, ale i tak nie ma go gdzie podłączyć. Z własnej
praktyki wiadomo nam, iż w kilku przypadkach doprowadzenia przewodu zerującego do
kamery i tak musieliśmy go odłączyć, gdyż po jego dołączeniu obraz nam „falował”.

5.

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

2 z 8

2013-06-11 23:37

[Rys 5]

Jednoznacznie można stwierdzić, że montując kamery na 230V – działamy niezgodnie z prawem, a
co najważniejsze stwarzamy zagrożenie dla ewentualnych przyszłych użytkowników. Wyobraźmy
sobie, że nawet po paru latach od upływu terminu gwarancji na daną instalację, dojdzie do
incydentu, w którym instalator stojąc na drabinie dotknie metalowej obudowy będącej pod
napięciem 230V. Możemy zostać z tego tytułu pociągnięci do odpowiedzialności karnej o nieumyślne
spowodowanie śmierci. Montaż instalacji na 230V w telewizji przemysłowej przypomina trochę
zakładanie bomby z opóźnionym zapłonem. Jeżeli więc chcemy spać spokojnie, rozpatrzmy sposoby
zasilania kamer niskimi napięciami.

Gorszej jakości obudowy dotyczą przeważnie importu z Dalekiego Wschodu. Obudowy produkowane
w Europie np. przez firmę Molynx wyposażone są w odpowiednie zabezpieczenia, znak CE a nawet
wentylator rozprowadzający wewnątrz równomiernie całe ciepło z termostatu, niestety są one
zdecydowanie droższe.

[Rys 6]

Spis treści

Zasilanie kamer 12V DC.

Do zalet tego napięcia zasilającego należy zaliczyć niewątpliwie bezpieczeństwo.

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

3 z 8

2013-06-11 23:37

Do wad należy zaliczyć odległość przewodu zasilającego a dokładniej spadek napięcia na przewodzie
ograniczający długość przewodu. Proszę zauważyć, że producenci kamer podają w danych
technicznych suchą informację dotyczącą zasilania kamery = 12V DC. Nie podają natomiast
odchyłek, jakie może mieć napięcie zasilające, by kamera bez przeszkód funkcjonowała. Czy zatem
napięcie 11,8V jest już niewłaściwe? Czy podłączenie np. do akumulatora o napięciu 13V uszkodzi
nam kamerę?

W przypadku rzetelnych informacji powinna być podana dolna i górna granica napięć zasilających. W
naszym przypadku interesuje nas dolna granica, przy której kamera funkcjonuje jeszcze
prawidłowo. Otóż przetestowaliśmy kilkanaście kamer różnych producentów i doszliśmy do wniosku,
że napięcie na kamerze nie powinno spaść poniżej 11V. Większość kamer przestawała działać w
okolicach 10,5V. Poniżej 11V kamery gubiły kolor lub były kłopoty z ich załączeniem. Tak więc przy
zasilaniu kamer napięciem 12V w dalszych rozważaniach przyjęliśmy jako dopuszczalny, spadek
napięcia na przewodzie maksymalnie o 1V.

Producent przewodu YAP gwarantuje rezystancję przewodu zasilającego nie większą niż 5,5
Ohm/100m (dla jednej żyły). Z naszych losowych pomiarów ( z kilku dostaw) wynika, ze rezystancja
ta wynosi ok. 3,775 Ohm/100m. (teoretycznie kabel o przekroju 0.5 mm

2

powinien mieć oporność

3,4 Ohm/100m.) Prąd pobierany przez typową kamerę wynosi od 150 do 250mA. Przyjmując dla
pewności działania maksymalną wartość pobieranego prądu przez kamerę, to z prawa Ohma wynika,
że maksymalna odległość zasilania to ok. 60 m.

Odległość ta maleje do ok. 20m, gdy dołączymy termostat z grzałką na 12V (np. TT-12E).

Są to drastycznie małe odległości. Możemy je zwiększyć przez położenie kabla o większym
przekroju. Niestety wiąże się to z większymi kosztami.

Poniżej przedstawiono tabelę pokazującą jaki maksymalny prąd możemy przesłać przy wybranej
odległości i przekroju poprzecznym kabla. Do obliczeń przyjęto spadek 1V i korzystano z prawa
Ohma obliczając rezystancję przewodu ze wzoru: R=2pL/S

Gdzie: R- rezystancja kabla (dla dwóch żył) [Ω]
p- opór właściwy miedzi 0,017 [Ω mm

2

/m]

L- długość przewodu [m]
S- przekrój przewodu [mm

2

]

Długość

kabla

Max. Prąd

YAP

0.5 mm

2

Max. Prąd

kabel

1,0 mm

2

Max. Prąd

kabel

1,5 mm

2

Max. Prąd

kabel

2,5 mm

2

[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

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

4 z 8

2013-06-11 23:37

Tabela przedstawiająca maksymalny prąd jaki możemy przesłać przez kable o zadanej długości, by
spadek napięcia nie przekroczył 1V.

Z tabeli wynika, iż aby zasilić kamerę o poborze 245 mA na odległość 300m musimy użyć kabla 2,5
mm

2

. Nawet dla tak dużego przekroju kabla kamerę z termostatem możemy podłączyć na odległości

maksymalnie 90m. O kosztach takiej instalacji lepiej nie wspominajmy.

Możemy przyjąć, że zasilimy kamerę wyższym napięciem i skompensujemy stratę na przewodzie.
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.

Sensownym rozwiązaniem jest tzw. „niskonapięciowe zasilanie” polegające na podaniu bezpiecznego
napięcia 40V DC z zasilacza ZK-40

[Rys 7]

i zastosowaniu stabilizatora na 12V SK-40 przy kamerze.

[Rys 8]

Ewentualne spadki napięcia związane z długością linii lub włączeniem się termostatu eliminowane są
przez stabilizator. Przypomnijmy, że napięcie bezpieczne dla człowieka to 60V DC i 48 V AC.
Podstawowa cechą takiego rozwiązania jest bezpieczeństwo, natomiast pozostaje jeszcze aspekt
ekonomiczny. Otóż koszt stabilizatorów jak i zasilacza (zasilacz nie musi być stabilizowany) jest taki

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

5 z 8

2013-06-11 23:37

sam lub mniejszy, jak w przypadku gdybyśmy chcieli do każdej kamery doprowadzić na ścianie kabel
energetyczny, zakończyć go gniazdem i w gnieździe ( lub puszce) umieścić typowy, stabilizowany
zasilacz na 12V. Dodatkową zaletą stosowania zasilania niskonapięciowego jest fakt, że całość
możemy zasilać z jednego punktu. Mamy więc możliwość podłączenia całości pod UPS. Ponadto czas
montażu jest niesamowicie krótki w porównaniu z montażem zasilaczy przy każdej kamerze osobno.
Opisany wyżej zasilacz ZK-40/16 umożliwia podłączenie aż 16 kamer. W przypadku mniejszej ilości
proponujemy tańszy ZK-40/6.

Ponieważ użyta stabilizatory są impulsowe, dlatego możemy bez obawy podłączyć je zarówno na
odległości 1m jak i 1000m. Straty ciepła w stabilizatorze będą w obu przypadkach identyczne.
Niemniej należy pamiętać, że ze wzrostem odległości wzrasta pobór prądu z zasilacza (dla
skompensowania wzrostu rezystancji kabla). Dlatego im krótsze będą przewody zasilające, tym
mniejszy prąd będzie pobierany z zasilacza i tym samym więcej kamer możemy zasilić z jednego
transformatora. 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. Ilość kamer zasilanych z jednego zasilacza zależy od
sumarycznej długości kabli zasilających. Poniżej przedstawiamy tabelę z przykładowymi
rozwiązaniami i parametrami dla sześciu różnych projektów.

1

14 kamer bez termostatów do 980 metrów

2

4 kamery z termostatami do 300 metrów

3

6 kamer:
2 kamery z termostatami do 300 metrów
4 kamery bez termostatów do 980 metrów

4

16 kamer bez termostatów do 100 metrów

5

6 kamer z termostatami do 100 metrów

6

12 kamer:
2 kamery z termostatami do 100 metrów
10 kamer bez termostatów do 100 metrów

Spis treści

Zasilanie kamer po skrętce UTP.

Podobne rozwiązanie zostało wprowadzone przy jednoczesnym przesyłaniu sygnału
wizyjnego i zasilania po skrętce komputerowej. W przypadku samej transmisji sygnału za pomocą
skrętki możemy użyć taniego transformatora video TR-1.

Wykorzystujemy wtedy tylko jedną parę przewodów (pozostałe możemy wykorzystać do przesłania
napięcia). Urządzeniem wykorzystującym wolne pary do przesłania napięcia, montowanym przy
kamerze jest nadajnik TRN-1/400,

[Rys 9]

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

6 z 8

2013-06-11 23:37

a przy monitorze odbiornik TRO-1/400.

[Rys 10]

Sygnał wizyjny przesyłany jest identycznie jak w TR-1, natomiast napięcie przesyłane jest przez
zwarte, pozostałe pary, identycznie jak w SK-40.
Można też użyć odbiornika na cztery kamery TRO-4/400

[Rys 11]

Z ekonomicznego punktu widzenia użycie skrętki jest najlepszym rozwiązaniem, ze względu na niski
koszt (ok. 68 gr./m) kabla. Dodatkową zaletą przesyłania po skrętce jest brak zakłóceń
energetycznych (np. włączanie na obiektach maszyn dużej mocy) ze względu na różnicowe
przesyłanie sygnału. Odległości, na jakie możemy przesłać napięcie po skrętce są imponujące.
Maksymalną odległość zasilania w zależności od użytego transformatora sieciowego i termostatu
przedstawia poniższa tabela:

OBCIĄŻENIE

MAKSYMALNA ODLEGŁOŚĆ
PRZY ZASILANIU ~24V

MAKSYMALNA ODLEGŁOŚĆ
PRZY ZASILANIU ~29V

1 kamera 250mA

1080 metrów

1600 metrów

1 kamera 250mA+
termostat 500mA

260 metrów

500 metrów

Przykładowe zasilacze napięcia zmiennego używane w zasilaniu po skrętce 29V/2,5A

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

7 z 8

2013-06-11 23:37

[Rys 12]

lub 24V/1A

[Rys 13]

Podsumowując:

Stosuj bezpieczne napięcia zasilające.

1.

Odizoluj masę kamery od „ziemi”

2.

W droższych urządzeniach (rejestrator, komputer) rozważ użycie dodatkowych zabezpieczeń
przed wyładowaniami atmosferycznymi takich jak separatory (np. SV-1000), odgromniki lub
listwy przepięciowe.

3.

Na koniec 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 siecią).
Pomiar wartości tętnień wymaga oscyloskopu. Jest to więc znaczne utrudnienie podczas
uruchamiania instalacji.
Pamiętajmy więc, by po załączeniu wszystkich możliwych odbiorników nie przekraczać prądu
znamionowego zasilacza.

Spis treści

New Page 1

http://www.delta.poznan.pl/news/zasilanie/zasilanie.html

8 z 8

2013-06-11 23:37