Особенности передачи аналогового видеосигнала и организации питания видеокамер

29 Май 2014

Многие, скрупулёзно выбирая по характеристикам видеокамеры и видеорегистраторы, не думают о том, какие линии передачи будут использоваться, чтобы донести все эти телевизионные линии до средств видеорегистрации и отображения в высоком качестве и без помех. В данной статье рассмотрим вопросы, которые возникают при организации питания и передачи аналогового видеосигнала, на которые часто не обращают внимания, особенно если система видеонаблюдения, как часто бывает в последнее время, создается без этапа проектирования.

Сейчас для передачи видеосигнала в основном используют коаксиальный кабель (обычный RG или РК, или же комбинированный, имеющий жилы питания в единой оболочке), витую пару (UTP, FTP, ТПП и т.п.) и радиоканальные передатчики-приемники. Оптоволокно не будем рассматривать, т.к. это уже очень экзотический способ передачи аналогового сигнала и в настоящее время вряд ли будет использоваться.

Так как же нам выбрать, чем подключать видеокамеры? С точки зрения получения максимального качества – следует использовать RG кабель, выбирая в зависимости от расстояния соответствующий диаметр и качество проводников, поскольку по мере увеличения длины различные частоты спектра видеосигнала затухают по-разному, соответственно, чем выше разрешение видеокамеры, тем более широкую полосу занимает видеосигнал. Так, для передачи 420твл достаточно полосы 5МГц, 570твл – 7МГц, а 700твл уже 8МГц. Исходя из максимально допустимого затухания сигнала (для идентификации достаточно - 3 дБ, для обнаружения - 6 дБ на частоте 7МГц) мы получаем такую таблицу максимального расстояния от видеокамеры до записывающего устройства при условии изображения максимального качества – т.е. без потерь в разрешении

формат записи		Частотная полоса	РК-75-2	РК-75-3	РК-75-3,7 (RG-59)	РК-75-4 (RG-6)	РК-75-9 (RG-11)
CIF	Разрешение 420 твл	5 МГц	70	140	165	200	400
D1	Разрешение 570 твл	7 МГц	60	120	140	160	340
960H	Разрешение 700 твл	8 МГц	55	110	130	150	305

но на практике есть еще такой немаловажный фактор, как стоимость решения и трудоемкость его воплощения. Тащить на 400м RG11, потом в жгут добавлять 200м RG6 и на 100-200м RG59 не всегда рационально. А поскольку сейчас повсеместно используется комбинированный кабель, где в качестве РК применяется тонкий коаксиал, диаметром 2 или 3мм, то максимальная дальность прокладки составляет всего 100-150м, поэтому при бОльшем расстоянии рекомендуется использовать витую пару, применение которой дает следующие преимущества:

Передаваемый по витой паре видеосигнал менее подвержен наведенным электромагнитным помехам благодаря симметричности линии, поскольку воздействие на каждый проводник в результате вычитается.
По многопарной витой паре можно передавать одновременно видеосигнал, звук, телеметрию и питание.
Применение витой пары лучше вписывается в структурированную кабельную сеть предприятия и позволяет в дальнейшем переходить на IP технологии без замены кабельной сети
Стоимость решения построения видеосистемы на витой пар в целом ниже стоимости решения на коаксиальных кабелях

Основные особенности передачи видеосигнала по витой паре:

Значительные частотные потери и фазовые искажения в спектре передаваемого видеосигнала, что приводит к потере разрешающей способности при применении/недорогих приемопередатчиков, и к достаточно высокой стоимости решения при передаче видеосигнала высокого разрешения на расстояние 1-2км
При прокладке на расстояние свыше 100м на улице или промышленных предприятиях необходимо применять экранированную витую пару с ОБЯЗАТЕЛЬНЫМ заземлением экрана для обеспечения защиты от электрической составляющей внешних электромагнитных помех во избежание выхода из строя оборудования

В теории, при передаче видеосигнала без потери качества для видеокамер 650/700твл использование пассивных приемо-передатчиков (т.н. «балунов») возможно только на расстояние до 50м, на расстояние до 300м уже требуется пара пассивный передатчик – активный приемник с коэффициентом усиления не менее 12дБ, до 600м – пары активных приемо-передатчиков с суммарным усилением 32дБ, до 1200м – с усилением 64дБ. На практике запись в основном производится с разрешением около 500твл, в этом случае указанные предельные дальности в 2 раза больше.

Частота	50 (м)	100 (м)	300 (м)	600 (м)	900 (м)	1200 (м)
Частота	дБ	дБ	дБ	дБ	дБ	дБ
4 МГц	1,9	3,8	11,4	22,8	34,2	49,4
7 МГц	2,6	5,2	15,6	31,2	46,8	62,4

Очень важно, особенно при применении витой пары, использовать правильную схему питания – централизованную с передачей питания на камеру по отдельному проводу или по свободным парам, или в случае запитывания камер от сети на месте установки требуется применять устройства с гальванической развязкой, во избежание возникновения помех типа «земляная петля».

Рассмотрим возможность организации питания внутренних (потребление до 200мА) и распространенных уличных (потребление до 500мА)видеокамер при использовании источника питания напряжением 13,5В и различного типа кабеля – комбинированного коаксиального с сечением жил 0,5 и 0,75мм2, а так же 4-х парной витой пары AWG24 с использованием свободных пар для передачи питания. Имеем следующую таблицу падения напряжения:/p>

Ток нагрузки, А	0,2	напряжение на нагрузке
Диаметр проводников, мм2	Сечение проводников, мм	50	100	150	200	300
	0,5	12,79	12,09	11,38	10,67	9,26
	0,75	13,03	12,56	12,09	11,61	10,67
0,51	0,2	11,73	9,96	8,20	6,43	2,89
2х0,51	0,4	12,62	11,73	10,85	9,96	8,20
3х0,51	0,6	12,91	12,32	11,73	11,14	9,96

Ток нагрузки, А	0,5	напряжение на нагрузке
Диаметр проводников, мм2	Сечение проводников, мм	50	100	150	200	300
	0,5	11,73	9,96	8,20	6,43	*
	0,75	12,32	11,14	9,96	8,79	6,43
0,51	0,2	9,08	4,66	*	*	*
2х0,51	0,4	11,29	9,08	6,87	4,66	*
3х0,51	0,6	12,03	10,55	9,08	7,61	4,66

Как мы видим – для внутренних видеокамер все достаточно хорошо, а вот для уличных, где как раз критично централизованное питание и достаточно большие длины, не все так хорошо. На первый взгляд, надо тянуть отдельный кабель сечением 1,5 или более квадратных миллиметров. Но тут нам могут помочь решения на преобразователях питания с 14-30В до 12В. Источники бесперебойного питания на 24В постоянного тока достаточно распространены, поэтому мы легко можем его использовать, а рядом с видеокамерами устанавливать преобразователи напряжения. И тогда мы уже получаем следующую картину:

Ток нагрузки, А	0,2	напряжение на нагрузке
Диаметр проводников, мм2	Сечение проводников, мм	50	100	150	200	300
	0,5	23,29	22,59	21,88	21,17	19,76
	0,75	23,53	23,06	22,59	22,11	21,17
0,51	0,2	22,23	20,46	18,70	16,93	13,39
2х0,51	0,4	23,12	22,23	21,35	20,46	18,70
3х0,51	0,6	23,41	22,82	22,23	21,64	20,46

Ток нагрузки, А	0,5	напряжение на нагрузке
Диаметр проводников, мм2	Сечение проводников, мм	50	100	150	200	300
	0,5	22,23	20,46	18,70	16,93	13,39
	0,75	22,82	21,64	20,46	19,29	16,93
0,51	0,2	19,58	15,16	10,74	6,32	*
2х0,51	0,4	21,79	19,58	17,37	15,16	10,74
3х0,51	0,6	22,53	21,05	19,58	18,11	15,16

Кто-то может возразить, что придется применять дополнительные преобразователи, а каждый дополнительный блок снижает надежность системы, но в данном случае, на мой взгляд, применение преобразователей даже повышает надежность системы, т.к. в этом случае каждая видеокамера питается рекомендуемым напряжением 12В независимо от расстояния, а в случае выхода из строя преобразователя гораздо проще поменять его, чем менять камеру в связи со скачками напряжения или поломкой в результате долгой работы при повышенном или пониженном напряжении.

Я думаю, данная статья может помочь проектировщикам и монтажникам при разработке технического решения организации системы видеонаблюдения и правильно выбрать способ подключения видеокамер для реализации потенциала современных видеокамер.

Источник: Daily (.sec ru)